KR20120125664A - 다중 스펙트럼 감광소자 및 그 제작 방법 - Google Patents

다중 스펙트럼 감광소자 및 그 제작 방법 Download PDF

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Abstract

다중 스펙트럼 감광소자 및 그 제작 방법에 있어서, 적어도 하나의 불투명 기저층이 포함되고; 각 기저층에는 적어도 두 개의 면이 구비되며, 적어도 두 개의 면 상에 모두 감광 픽셀 그룹이 구비되며, 각 감광 픽셀 그룹은 이가 위치한 면의 정면 방향으로부터 조사되는 임의 스펙트럼의 빛을 감지한다. 또는 적어도 하나의 불투명 기저층이 포함되고; 각 기저층에는 적어도 두 개의 면이 구비되며, 적어도 두 개의 상기 면 상에 모두 감광 픽셀 그룹이 구비되며, 각 감광 픽셀 그룹은 이가 위치한 면의 정면 또는 배면 방향으로부터 조사되는 임의 스펙트럼의 빛을 감지한다. 본 발명은 동일한 소자로 양방향 빛 감지를 구현하고 두 방향의 부동한 씬을 감지할 수 있으며, 또 단일 빛 감지에도 이용될 수 있어 감광소자의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

다중 스펙트럼 감광소자 및 그 제작 방법{MULTI-SPECTRAL OPTICAL SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 다중 스펙트럼 감광소자 및 그 제작 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 동시에 여러 개의 스펙트럼(예를 들면, 가시광선과 적외선)을 감지할 수 있는 풀컬러 이미지에 이용되는 감광소자 및 그 제작 방법에 관한 것이다. 여기에서, 풀컬러는 관심을 갖는 전반 스펙트럼을 뜻한다. 일반(가시광선) 감광소자에 상대하여, 풀컬러는 적색, 녹색, 청색과 백색을 포함하는 전반 가시광선 스펙트럼을 뜻한다. 적외선과 컬러가 일체화된 감광소자에 상대하여, 풀컬러는 가시광선 스펙트럼과 적외선 스펙트럼을 뜻한다. 본 발명은 흑백과 컬러 이미지를 포함하는 다중 스펙트럼 감광소자에 적용될 수 있다.
종래의 컬러 이미지 감광칩(또는 소자)를 디자인 및 제조하는 기술은 단일 층의 감광 픽셀을 이용하거나 또는 세 층의 감광 픽셀을 이용한다. 단일 층의 감광 픽셀을 이용하는 감광칩은 컬러 이미지를 취득하기 위하여, 어떠한 패턴, 예를 들면, 베이어 패턴(Bayer Pattern) 또는 허니컴 패턴에 따라 필터링 막을 코팅하여야 한다. 그러나 세 층의 감광 픽셀을 이용하는 감광칩은 컬러 코팅막이 필요없다. 이러한 종래의 컬러 이미지 감광칩(또는 소자)를 디자인 및 제조하는 기술은 여전히 개선해야 할 부분들이 있다.
단일 층의 종래의 컬러 이미지 감광칩에 있어서, 컬러 신호를 취득하기 위하여 주요하게 두 가지 부동한 패턴을 이용하는 바, 도 1은 첫 번째 컬러 필터링 패턴으로서, 즉 청황도녹(도(桃)는 마젠타색 또는 분홍색을 띤 적색을 뜻함) 패턴(또는 복합색 컬러 필터링 패턴으로 칭함)이며, 이는 청록색, 황색, 마젠타색과 녹색으로 구성된다. 도 2와 도 3a, 3b는 각각 몇 가지 삼원색, 즉 적녹청으로 구성된 컬러 필터링 패턴으로서, 각각 베이어 패턴(Bayer Pattern) 또는 허니컴 패턴에 따라 배열되고, 이 두 개 패턴은 적색, 녹색 및 청색으로 구성된다.
청황도녹 패턴으로 제작된 컬러 감광칩에 있어서, 감광 요소 어레이는 많은 조합 픽셀로 구성된다. 그 중 하나의 조합 픽셀은 네 개의 픽셀로 구성되고, 각각 청황도녹 필터링 막이 코팅된다. 하지만 디스플레이 업계에서 이용하는 것이 삼원색(즉 적녹청) 패턴이고 청황도녹 패턴이 아니기 때문에, 반드시 청황도녹 패턴을 컬러 매트릭스로 작성하여 변환을 진행하여 적녹청 패턴을 취득하여야 한다. 그리고, 각 픽셀에 단지 하나의 컬러(청 또는 황 또는 도 또는 녹)만 포함되기 때문에, 각 점에서 적녹청 세 가지 컬러를 취득하기 위하여, 또 반드시 보간법을 이용하여 인접된 점으로부터 적어진 컬러를 보완하여야 한다. 베이어 패턴(미국 특허번호 #3,971,065)으로 만들어진 컬러 감광칩에 있어서, 감광 요소 어레이도 많은 조합 픽셀로 구성된다. 그 중의 한 조합 픽셀도 역시 네 개의 픽셀로 구성되나, 단지 적녹청 세 가지 필터링 막만 코팅된다. 베이어 패턴은 진일보로 각 조합 픽셀에 있어서, 그 중 한 대각선 상의 두 요소는 반드시 녹색 또는 휘도를 대표하는 컬러여야 하고, 다른 두 가지 컬러는 적색과 청색이거나 또는 가시 스펙트럼의 기타 두 개의 부동한 구역에 대하여 민감한 컬러일 것을 요구한다. 마찬가지로, 각 픽셀에 단지 하나의 컬러(적 또는 녹 또는 청)만 포함되기 때문에, 해당 점에서 기타 두 개의 적어진 컬러를 취득하기 위하여, 반드시 보간법을 이용하여 인접된 점으로부터 적어진 컬러를 보완하여야 한다. 베이어 패턴은 네 가지 부동한 기하 패턴이 있으며, 그 중의 각각은 한 가지 특정된 적녹청 위치의 배정을 대표한다. 도 3에 도시된 허니컴 패턴에 있어서, 하나의 복합 픽셀은 단지 세 개의 픽셀로 구성되고, 각각 적녹청 세 가지 컬러가 코팅되며, 또 육각형의 허니컴 모양으로 배열된다. 허니컴 패턴에 있어서, 적녹청 세 가지 컬러는 균일하고 대칭되게 배정되며; 두 가지 컬러의 위치를 바꾼다 해도 여전히 허니컴 패턴을 이룬다.
상기한 바와 같이, 복합색(청황도녹) 패턴, 베이어 패턴 또는 허니컴 패턴이 필터링 막을 구현하는 기술에는 세 가지 공동의 어려움이 있는 바, 즉 첫 째 어려움은 필터링 막으로 인하여 감도가 낮아지는 것이다(흑백 감광칩에 상대하여). 두 번째 어려움은 컬러 보간으로 인하여 유효 선명도(또는 해상도)가 낮아지는 것이다. 컬러 보간은 또 세 번째 어려움을 가져오는 바, 바로 잡색 문제이다. 잡색은 일반적으로 저주파 필터링으로 해결할 수 있지만, 저주파 필터링은 이미지의 선명도를 감소시키기 때문에 두 번째 어려움을 가중하게 한다.
필터링 막을 사용하는 것으로 인하여 감도가 낮아지는 것을 방지하고 전반적인 감광 감도를 향상시키기 위하여, 미국 특허 6,137,100에서는 삼원색 적녹청 감광 요소의 감광 응답을 평형시키는 방법을 공개하였는 바, 해당 방법은 감광 다이오드를 감광소자로 하고 또 감광 다이오드의 부동한 컬러에 대한 감도가 부동한 특징을 고려하였다. 구체적으로 말하면, 감광 다이오는 녹색에 대하여 더욱 민감하고, 그 다음으로는 적색, 청색의 순서이다. 그러므로 해당 방법에서는 청색의 감광 면적을 가장 크게 하고, 그 다음으로는 적색, 그리고 녹색의 감광 면적을 가장 작게 하였다. 이러한 방법을 이용하여 취득한 컬러 감도의 개선은 여전히 아주 제한적이고, 또 이러한 방법은 단지 삼원색 적녹청 컬러 패턴만 강조하고 있다.
컬러 감광소자는 일반적으로 적녹청에 대응되는 연속적인 스펙트럼을 감지하여야 한다. 그리고 또 전반 가시 스펙트럼에 대하여 또는 적외선 스펙트럼 또는 두 가지를 모두 감지하는 흑백 감광소자가 있다. 이러한 흑백 감광소자는 종래의 베이어 패턴 컬러 감광소자에 비하여(동일한 조건 하에서) 일반적으로 10배 이상 민감하나, 컬러를 생성할 수 없다.
본 발명인은 약간 이전의 "다중 스펙트럼 감광소자 및 그 제작 방법"(PCT/CN2007/071262)의 발명 출원에서 두 층 감광 픽셀을 이용하는 감광칩을 제시하였다. 이러한 새로운 방법은 꼭대기 층과 저부층의 스펙트럼을 직교 또는 상호 보안의 방식에 따라 분층을 진행하는 바, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같으며, 이로써 임의 픽셀 위치에서 꼭대기 층과 저부층의 감광 픽셀로 하여금 각각 (가시 스펙트럼 내 또는 가시광선 및 적외선 스펙트럼 내) 직교 또는 상호 보완하는 스펙트럼 감지하도록 하여, 입사광 에너지의 이용을 극대화시킬 수 있다. 이러한 방법은 컬러 코팅막을 사용할 수도 있고 컬러 코팅막을 사용하지 않을 수도 있으며, 아울러 공간 해상도, 컬러 환원 및 감광 감도의 장점을 겸하여 고려할 수 있다. 하지만 이 새로운 발명은 꼭대기 층과 저부층의 물리 구조 상에서 최적화의 디자인을 진행하지 않았다.
종래의 컬러 이미지 감광칩(또는 소자)를 디자인 및 제조하는 기술은 또 한 가지 특징이 있는 바, 즉 이들은 일반적인 정면 감광 방식을 이용하든지, 아니면 배면 감광 방식을 이용한다(예를 들면, 미국 특허 [4,388,532], [4,679,068], [5,244,817], [6,169,369], [6,429,036], [7,265,397]). 주목하여야 할 바로는, 미국 특허 [5,134,274]와 [6,191,404]에서는 동시에 정면 감광과 배면 감광을 받을 수 있는 양방향 감광칩(및 시스템)을 공개하고 있다. 소위 말하는 정면 감광이란 감광 픽셀이 칩 기저층의 광원을 향한 일면에 위치하는 것을 뜻하고, 배면 감광은 감광 픽셀이 칩 기저층의 광원을 등진 일면에 위치하는 것을 뜻한다. 배면 감광은 칩 기저층이 충분하게 얇고 또 특수 패키징 처리를 진행하여 빛으로 하여금 기저층을 투과하여 감광 픽셀에 도착하도록 하여야 한다. 이러한 양면 감광칩은 동시에 정면과 배면의 광원을 받아들일 수 있기 때문에, 두 가지 부동한 광원의 신호를 통합하는 특징이 있다. 하지만 이러한 양방향 감광칩은 단지 한 층의 감광 픽셀만 포함하여 칩 기저층의 어느 한 면에 위치한다. 그러므로, 사용자가 컬러(또는 다중 스펙트럼) 감광 신호를 취득하여야 하거나, 또는 하나의 감광칩에서 두 개의 부동한 씬(또는 내용)을 받아야 할 경우, 이러한 양면으로 감광을 하나 단일 층인 감괌칩은 어려움이 생긴다. 그리고, 이러한 양면으로 감광하는 단일 층 감광칩은 정면/반대면으로부터 오는 광 신호를 요구하나, 기하 공간 상에서 대응 관계를 가지는 바, 즉 단일 씬에만 사용가능하다.
그러므로 이러한 종래의 감광칩 기술은 여전히 일부 결함이 존재한다. 단일 층 감광칩에 있어서, 감도 면에서 문제가 존재할 뿐 아니라, 공간과 에너지의 사용 효율 면에서도 복수 층보다 차하다. 하지만 복수 층(두 층 또는 세 층)의 감광칩에 있어서, 이의 가공 복잡성은 훨씬 더하다. 그리고, 현재 감광칩 기술이 모두 갖고있지 않는 기능은 동시에 정면/반대면 두 방향으로부터 부동한 씬에 대응하는 빛을 감지할 수 없는 것이다.
그러므로 여전히 종래의 기술을 개선하여, 흑백 감광소자와 컬러 감광소자의 장점을 결합시킨 감광소자 및 그 제작 방법을 제공하고, 동시에 또는 부동한 시간에 두 개의 부동한 방향으로부터의 빛을 감지할 수 있도록 하여, 진일보로 감광칩의 성능을 향상시키고 단일 칩의 기능을 확대하여야 한다.
본 발명은 종래 기술에 존재하는 결함과 어려움을 극복하기 위하여 고안된 것으로서 동일한 소자로 동시에 부동한 방향의 씬을 취득할 수 있는 다중 스펙트럼 감광소자 및 그 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명을 설명하고 또 종래 기술과의 구별점을 해석하기 위하여, 아래 하기 용어의 정의를 내리는 바, 즉 이중층 감광소자, 이중면 감광소자 및 양방향 감광소자이다. 그 중에서, 이중층 감광소자는 감광 픽셀이 물리적으로 두 층으로 구분되고(예를 들면, 발명인이 약간 이전의 "다중 스펙트럼 감광소자 및 그 제작 방법"(PCT/CN2007/071262)에서 기재한 두 층 감광소자), 각 측에 모두 특정 스펙트럼을 감지하는 감응 픽셀이 있는 것을 말한다. 이중면 감광소자는 감광소자에 두 개의 감광 표면이 있고, 각 면이 적어도 하나의 방향으로부터 빛을 감지할 수 있는 것을 말한다. 양방향 감광소자는 감광소자가 두 방향(일반적으로 상호 180도)으로부터의 빛을 감지할 수 있는 것으로서, 즉 감광소자의 정면과 배면으로 모두 빛을 감지할 수 있는 것을 말한다.
하나의 감광소자는 이중층, 이중면 및 양방향 이 세 가지 특징 중의 한 가지, 두 가지 내지는 모든 세 가지 특징을 구비할 수 있다. 본 발명은 주요하게 이중면 이중층 감광소자(도 6a 내지 6c 참조), 양방향 감광소자(예를 들면, 미국 특허 [5,134,274]와 [6,191,404]), 이중면 양방향 감광소자(도 6a 내지 6c와 도 16 참조), 이중면 이중층 양방향 감광소자(도 9a 내지 9c 참조)에 관한 것이다.
본 발명의 기술문제를 해결하기 위한 기술방안은 하기와 같다.
다중 스펙트럼 감광소자에 있어서, 적어도 하나의 불투명 기저층이 포함되고; 각 기저층에는 적어도 두 개의 면이 구비되며, 적어도 두 개의 상기 면 상에 모두 감광 픽셀 그룹이 구비되며, 각 감광 픽셀 그룹은 이가 위치한 면의 정면 방향으로부터 조사되는 임의 스펙트럼의 빛을 감지한다.
상기 다중 스펙트럼 감광소자에 있어서, 상기 기저층이 하나이고, 해당 기저층에는 두 개의 감광면이 구비되며, 상기 두 개 감광면에는 각각 동일하거나 부동하게 분포되어 여러 가지 스펙트럼을 감지하는 감응 픽셀이 포함된다.
상기 임의 스펙트럼에는 청색, 초록색, 적색, 청록색, 황색, 백색, 적외색 스펙트럼, 적색+적외선 스펙트럼, 황색+적외선 스펙트럼 및 가시광선+적외선 스펙트럼 중의 한 가지 또는 여러 가지가 포함된다.
상기 다중 스펙트럼 감광소자에 있어서, 상기 기저층의 각 면의 앞에 각각 렌즈가 구비된다.
상기 다중 스펙트럼 감광소자의 제작 방법에는,
적어도 하나의 불투명한 기저층을 제작하는 바, 각 기저층에는 적어도 두 개의 면이 구비되며;
각 기저층의 적어도 두 개의 상기 면 상에 모두 감광 픽셀 그룹이 구비되며, 각 감광 픽셀 그룹은 이가 위치한 면의 정면 방향으로부터 조사되는 임의 스펙트럼의 빛을 감지하는; 것이 포함된다.
본 발명의 다른 한 다중 스펙트럼 감광소자에 있어서, 적어도 하나의 투명 기저층이 포함되고; 각 기저층에는 적어도 두 개의 면이 구비되며, 적어도 두 개의 상기 면 상에 모두 감광 픽셀 그룹이 구비되며, 각 감광 픽셀 그룹은 이가 위치한 면의 정면 또는 배면 방향으로부터 조사되는 임의 스펙트럼의 빛을 감지한다.
상기 다중 스펙트럼 감광소자에 있어서, 상기 기저층이 하나이고, 해당 기저층에는 두 개의 감광면이 구비되며, 상기 두 개 감광면에는 각각 동일하거나 부동하게 분포되어 여러 가지 스펙트럼을 감지하는 감응 픽셀이 포함된다.
그 중에서, 상기 임의 스펙트럼에는 청색, 초록색, 적색, 청록색, 황색, 백색, 적외선 스펙트럼, 적색+적외선 스펙트럼, 황색+적외선 스펙트럼 및 가시광선+적외선 스펙트럼 중의 한 가지 또는 여러 가지가 포함된다.
한 방향으로부터 조사할 때, 배면에 위치한 감광 픽셀이 감지하는 스펙트럼과 정면의 동일한 위치 상의 감광 픽셀이 감지하는 스펙트럼은 직교된다.
진일보로, 한 방향으로부터 조사할 때, 배면에 위치한 감광 픽셀이 감지하는 스펙트럼과 정면의 동일한 위치 상의 감광 픽셀이 감지하는 스펙트럼은 상호 보완된다.
상기 다중 스펙트럼 감광소자에 있어서, 또 방향 선택 장치가 포함되며, 상기 방향 선택 장치는 어느 한 면 상의 전부 또는 일부 픽셀을 선택하여 빛을 감지할 때, 해당 면과 대칭되는 면 상의 대응되는 위치의 픽셀을 막는다.
상기 방향 선택 장치는 동기화 다중 셔터 시스템일 수 있으며, 상기 동기화 다중 셔터 시스템 중의 각 셔터는 상기 기저층의 각 면의 전방에 구비되며, 동일한 그룹의 두 개의 정면/배면이 마주하는 두 개 면의 전방에 위치하는 두 개의 셔터는 동일한 시각에 각각 온/오프 상태에 처한다.
상기 방향 선택 장치는 또 빛가림 코팅막일 수 있으며, 상기 빛가림 코팅막은 사전 설정된 픽셀 방향 선택의 패턴에 따라 상기 기저층의 각 면 상의 일부 픽셀을 가리고, 또 동일한 위치 상의 정면/배면이 마주하는 면에 위치하는 두 픽셀은 최고로 단지 하나의 픽셀에 빛가림 코팅막이 가려진다.
상기 픽셀 방향 선택의 패턴은 대각선 패턴, 수평 격2행 패턴, 수평 격행 패턴, 수직 격2열 패턴, 수직 격열 패턴 및 구역 분할 패턴으로부터 선택된 것이다.
상기 다중 스펙트럼 감광소자에 있어서, 상기 정면과 배면의 픽셀은 방향의 대칭성을 갖는다.
상기 다중 스펙트럼 감광소자에 있어서, 상기 기저층의 각 면의 앞에 각각 렌즈가 구비된다.
상기 다중 스펙트럼 감광소자의 제작 방법에는,
적어도 하나의 투명한 기저층을 제작하는 바, 각 기저층에는 적어도 두 개의 면이 구비되며;
각 기저층의 적어도 두 개의 상기 면 상에 모두 감광 픽셀 그룹이 구비되며, 각 감광 픽셀 그룹은 이가 위치한 면의 정면 또는 배면 방향으로부터 조사되는 임의 스펙트럼의 빛을 감지하는; 것이 포함된다.
본 발명의 유리한 효과는 하기와 같다.
적어도 두 개의 면을 포함하는 기저층을 구비하고 또 기저층의 적어도 두개의 상기 면에 감광 픽셀을 구비하여 우선 가공 공정을 간략화 한다. 종래 기술의 다중층 감광소자(본 발명인의 약간 이전의 "다중 스펙트럼 감광소자 및 그 제작 방법"(PCT/CN2007/071262)의 발명 출원 포함)는 모두 입체 가공 공정으로서, 한 층 한 층씩 칩을 가공하여야 하고, 최종적으로 가공된 각 층을 일체로 성형하여야 하므로, 가공 공정이 비교적 복잡하고 수익률을 향상시킬 수 없다. 하지만 본 발명에서는 기저층의 각 면 상에서 가공하기 때문에 더욱 평면에 근접한 가공 공정이며, 예를 들면, 기저층이 양면일 때, 정면을 가공 완료한 후, 기저층을 뒤집어 직접 배면에서 가공을 진행하기만 하면 되기 때문에, 가공 공정 면에서 비교적 간단하다. 그리고, 기저층의 부동한 면 상에 감광 픽셀을 구비하는 것을 통하여 동일한 소자를 이용하여 부동한 방향의 부동한 씬을 관찰할 수 있는 효과가 있다. 예를 들면, 마찬가지로 기저층이 양면인 것을 예로 들면, 기저층이 불투명할 때, 기저층의 정면/배면 두 면은 각자가 마주하고 있는 광원으로부터의 광원을 감지할 수 있어 각자의 정면 방향 상의 씬을 취득할 수 있다. 기저층이 투명할 때, 기저층의 정면/배면 두 면은 마찬가지로 각 방향으로부터의 광원을 감지할 수 있기 때문에, 셔터 방향 선택 또는 픽셀 방향 선택을 통하여 각 방향 상의 씬을 취득할 수 있다. 이에 비하여, 종래 기술에서는 만일 부동한 방향의 씬을 취득하려면 여러 세트의 감괌칩 및 그 처리 회로가 필요하나, 본 발명은 한 기저층의 부동한 면 상에서 부동한 방향의 씬을 구현하기 때문에, 감광 픽셀이 부동한 방향 상의 여러 그룹을 포함한 외, 단지 한 세트의 감광 전환 회로, 한 세트의 전기 신호 처리 및 출력 회로 등 관련 처리 회로 내지는 한 세트의 전송 회로만 필요하므로, 공간과 원가를 절감할 수 있다.
투광성 기저층에 있어서, 정면/배면이 마주하는 면의 동일한 위치에는 모두 감광 픽셀이 구비된다. 여기에서 말하는 정면/배면이 마주하는 면의 동일한 위치는 광원이 직사할 때, 동일한 광선에 조사되는, 두 면에 위치하는 상응한 위치를 말한다. 기저층이 두 개의 면인 것을 예로 들면, 만일 한 점 광원이 수직으로 기저층 정면을 조사하면, 기저층 정면의 조사 위치는 A점이고, 기저층을 꿰뚫고 기저층 배면으로 간 조사 위치는 B점이며, 이때, A점과 B점을 정면/배면이 마주하는 면의 동일한 위치라 한다. 이로부터 발생하는 하나의 문제라면, 정면 광원 "갑"이 A점과 B점에 조사되고, 마찬가지로 배면 광원 "을"도 마찬가지로 B점과 A점에 조사되기 때문에, 부동한 방향으로부터의 씬의 상호 간섭이 발생한다. 이러한 양방향 간섭을 제거하기 위한 간단한 처리 방식으로는, 만일 두 개의 마주하는 면의 일 면 상에 감광 픽셀을 구비하였으면, 다른 한 면의 동일한 위치 상에는 감광 픽셀을 구비하지 않는 것이다. 하지만 두 마주하는 면의 동일한 위치에 모두 감광 픽셀을 구비하는 것이 많은 장점을 갖고 있는 바, 예를 들면, 입사광의 모든 스펙트럼 구간의 에너지가 더욱 많이 이용되어 빛 사용의 더욱 높은 효율을 취득하여 더욱 높은 감도와 동적 범위를 취득할 수 있고, 아울러 빛 에너지가 열 에너지로 전환되면서 발생하는 전자 간섭 신호를 감소시킬 수 있다. 그러므로, 본 발명에서는 방향 선택 장치를 구비하는 것을 통하여 정면 광원 "갑"이 A점과 B점에 조사될 때, 배면 광원 "을"이 B점과 A점에 조사되지 못하거나, 또는 배면 광원 "을"이 B점과 A점에 조사될 때, 정면 광원 "갑"이 A점과 B점에 조사되지 못하도록 하거나(즉 시간 분할 방향 선택); 또는 픽셀 방향 선택 방식을 이용하는 바, 즉 강제로 A점과 B점을 정면 감광 그룹으로 설정하여 단지 정면 광원 "갑"만 받아들이고, 다른 위치의 C점(배면에 위치)과 D점(정면에 위치)을 배면 감광 그룹으로 설정하여 단지 배면 광원 "을"만 받이들이므로, 동일한 위치 상의 정면/배면의 마주하는 면의 두 픽셀로 하여금 단지 하나의 픽셀에만 빛가림 코팅막이 가려지도록 하여, 두 마주하는 면 상의 가려진 픽셀 위치가 서로 엇갈리도록 함으로써, 입사광 에너지를 최대로 이용함과 아울러 간섭없이 부동한 방향의 씬을 취득한다.
주목하여야 할 바로는, 본 발명에 기재된 기저층 투광식 이중면 이중층 감광소자는 양방향 감광 시 큰 편리성과 장점을 가질 뿐 아니라, 마찬가지로, 단일 방향 감광 시에도 감광소자의 감도를 크게 향상시키고 컬러의 표현 범위를 증가시킨다. 본 발명에서는 아울러 낮은 원가로 컬러와 적외선을 하나의 감광소자에 집적시켜 구현하는 방법을 제공한다.
본 발명에서는 실시예를 통하여 가시광선과 적외선에 이용될 수 있는 다중 스펙트럼 감광소자의 바람직한 여러 가지 구현 방법에 대하여 설명하게 될 것이다. 이러한 바람직한 구현 방법은 단지 예시적으로 본 발명의 장점과 구현 방법을 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 보호범위를 제한하는 것이 아니다.
당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 본 발명의 상기 및 기타 목적과 장점은 아래의 도면을 참조한 바람직한 실시예의 설명을 통하여 더욱 명료하게 될 것이다.
도 1은 청황도녹 컬러 필터 패턴 도면.
도 2는 적녹청 필터 베이어 패턴 및 그 변형의 도면.
도 3a 및 3b는 각각 적녹청 필터의 허니컴 배열 도면.
도 4a는 녹색, 청색, 황색, 청록색, 백색 및 적외색 등 컬러의 스펙트럼 사이의 관계를 설명하는 도면이고; 도 4b는 (불투명) 물체 중의 입사 깊이와 파장 사이의 관계를 설명하는 도면이며; 도면 중에 부동한 감광소자의 구현 및 그 설명을 간략화 하는 분층선에 주목할 필요가 있다.
도 5a와 도 5b는 직교 및 상호 보환 컬러 쌍 예시도이다. 그 중에서, 도 5a와 도 5b 중의 좌측 상하 두 층의 컬러는 상호 보완되는 것이고, 도 5a와 도 5b 중의 우측 상하 두 층의 컬러는 직교되는 것이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명 중의 베이어 패턴 배열을 이용하는 이중면 이중층 컬러 감광소자의 한 가지 바람직한 실시예를 보여주는 바, 그 중에서, 기저층은 불투명 하고, 정면과 배면은 완전하게 대칭되는 것이다. 도 6a, 6b, 6c에서 표시되는 감광소자는 동시에 이중층과 이중면의 특징을 구비하고 있기 때문에, 이중면 이중층 컬러 감광소자라 불린다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명 중의 기저층이 불투명한, 광의 베이어 패턴 배열을 이용하는 이중면 이중층 컬러 감광소자의 한 가지 바람직한 실시예와 그 변화 상황을 보여주는 바, 그 중에서, 기저층은 불투명 하고, 정면과 배면은 완전하게 대칭되는 것이다. 이러한 바람직한 실시예는 CYMG 컬러 공간을 이용하여 표시되는 감광소자를 얻을 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명 중의 정면이 허니컴 배열을 이용하는 이중면 이중층 컬러 감광소자의 한 가지 바람직한 실시예와 그 변화 상황을 보여주는 바, 그 중에서, 기저층은 불투명하고, 배면은 베이어 패턴 배열(도 8c), 또는 균일하게 분포되는 배열(도 8d), 또는 기타 패턴을 이용할 수 있다. 이 도면의 목적은 기저층이 불투명한 이중면 이중층 컬러 감광소자에 있어서, 정면과 배면은 수요에 따라 임의의 패턴을 이용할 수 있고, 완전히 일치하여야 하는 것이 아님을 보여주기 위한 것이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명 중의 기저층이 투명한 이중면 이중층 컬러 감광소자의 한 가지 바람직한 실시예를 보여주는 바, 그 중에서, 기저층은 투명하고, 정면은 광의 베이어 배열의 청록색, 녹색, 청색을 이용하고, 배면은 적색 또는 적외색을 이용한다. 도면에 표시된 예에 있어서, 적색과 적색+적외색는 각각 하나의 대각선을 차지한다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명 중의 기저층이 투명한 이중면 이중층 컬러 감광소자의 다른 한 가지 바람직한 실시예를 보여주는 바, 그 중에서, 기저층은 투명하고, 정면은 청색을 이용하고, 배면은 황색, 녹색, 적색 또는 적외색을 이용한다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명 중의 기저층이 투명한 이중면 이중층 컬러 감광소자의 또 다른 한 가지 바람직한 실시예를 보여주는 바, 그 중에서, 기저층은 투명하고, 정면은 허니컴 배열의 청색, 녹색, 청록색을 이용하고, 배면은 허니컴 배열의 적색 또는 적외색을 이용한다. 정면의 픽셀과 배면의 픽셀은 기하적인 위치 상에서 완전히 대응되어, 정면의 빛으로 하여금 기저층을 투과하여 배면으로 입사되도록 한다. 도면에 표시된 예에 있어서, 배면에서 적색이 2/3의 픽셀을 차지하고, 나머지 1/3의 픽셀은 적색 또는 적색+적외색으로 구성될 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명 중의 기저층이 투명한 이중면 이중층 컬러 감광소자의 또 다른 한 가지 바람직한 실시예를 보여주는 바, 그 중에서, 기저층은 투명하고, 정면은 허니컴 배열의 청색을 이용하고, 배면은 허니컴 배열의 적색, 녹색과 황색을 이용한다. 정면의 픽셀과 배면의 픽셀은 기하적인 위치 상에서 완전히 대응되어, 정면의 빛으로 하여금 기저층을 투과하여 배면으로 입사되도록 한다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명 중의 기저층이 투명한 이중면 이중층 컬러 감광소자의 한 가지 바람직한 실시예를 보여주는 바, 그 중에서, 기저층은 투명하고, 정면은 균일하게 배열된 청색을 이용하고, 배면은 광의 베이어 패턴 배열의 적색+적외색, 녹색과 황색을 이용한다. 정면의 픽셀과 배면의 픽셀은 기하적인 위치 상에서 완전히 대응되어, 정면의 빛으로 하여금 기저층을 투과하여 배면으로 입사되도록 한다.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명 중의 기저층이 투명한 이중면 이중층 다중 스펙트럼 감광소자의 한 가지 바람직한 실시예를 보여주는 바, 그 중에서, 기저층은 투명하고, 정면은 균일하게 배열된 빈색, 녹색, 청색과 백(또는 백+적외)색을 이용하고, 배면은 광의 베이어 패턴 배열의 적색+적외색, 빈색과 백(또는 백+적외)색을 이용한다. 정면의 픽셀과 배면의 픽셀은 기하적인 위치 상에서 완전히 대응되어, 정면의 빛으로 하여금 기저층을 투과하여 배면으로 입사되도록 한다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명 중의 기저층이 투명한 이중면 이중층 다중 스펙트럼 감광소자의 다른 한 가지 바람직한 실시예를 보여주는 바, 그 중에서, 기저층은 투명하고, 정면은 균일하게 배열된 빈색, 녹색, 적색(또는 황색)과 백(또는 백+적외)색을 이용하고, 배면은 광의 베이어 패턴 배열의 청색, 빈색과 백(또는 백+적외)색을 이용한다. 정면의 픽셀과 배면의 픽셀은 기하적인 위치 상에서 완전히 대응되어, 정면의 빛으로 하여금 기저층을 투과하여 배면으로 입사되도록 한다.
도 16은 기저층이 투명한 이중면 이중층 감광소자를 이용하는 양방향 감광 시스템을 보여주는 도면이다. 이 시스템에 있어서, 중간의 이중면 이중층 감광소자는 기저층이 투광성을 가지기 때문에, 정면의 감광 픽셀은 정면으로부터의 빛과 배면으로부터의 빛을 동시에 받아들일 수 있고, 마찬가지로, 배면의 감광 소자도 정면으로부터의 빛과 배면으로부터의 빛을 동시에 받아들일 수 있다. 정면과 배면의 픽셀을 분리하기 위하여, 시스템에서는 온/오프 동기화 기계식 셔터 시스템을 이용한다. 정면에 위치하는 기계식 셔터가 오프 상태일 때, 배면의 셔터는 온 상태이며, 역으로도 마찬가지이다.
도 17은 방향 선택 기능이 구비된 이중면 이중층 감광소자를 이용하는 양방향 감광 시스템을 보여주는 도면이다. 이 시스템에 있어서, 중간의 이중면 이중층 감광소자는 기저층이 불투명한 이중면 이중층 감광소자일 수도 있고, 픽셀 방향 선택 기능이 구비된 양방향 이중면 이중층 감광소자일 수도 있다. 이 시스템에 있어서, 감광소자가 방향 선택 기능을 구비하기 때문에, 기계식 셔터가 필요 없으며, 감광소자는 정면과 배면의 빛을 동시에 받아들일 수 있고, 또 정면의 픽셀 상에서 정면의 씬을 취득하고, 배면의 픽셀 상에서 배면의 씬을 취득할 수 있다.
도 18은 픽셀 방향 선택 기능이 구비된 이중면 이중층 감광소자를 제작하기 위한 불투명 코팅막을 제작하기 전의 상황을 보여준다. 그 중에서, 도 18a는 이 감광소자가 정면 빛의 조사를 받을 때, 정면 픽셀 상에서 청록색, 녹색과 청색을 취득하고, 배면의 픽셀 상에서 적색을 취득하는 것을 보여준다. 도 18b는 감광소자가 배면 빛의 조사를 받을 때, 정면 픽셀 상에서 황색, 녹색과 적색을 취득하고, 배면의 픽셀 상에서 청색을 취득하는 것을 보여준다. 정면의 픽셀이 4개가 하나의 그룹인 것이 아니라 8개가 하나의 그룹임에 유의하여야 하여, 이렇게 되어야만 중복된 배열을 형성할 수 있다. 즉 앞 4개 픽섹과 뒤 4개 픽셀이 수직 미러 대칭을 구성한다. 이렇게 배열하는 목적은 하기 도 19 중의 불투명 코팅막의 대각선 배열을 위한 준비이다.
도 19a와 도 19b는 도 18에 도시된 이중면 이중층 감광소자로 대각선 불투명 코팅막을 제작한 후 취득한 양방향 감광소자를 보여준다. 도 19a의 좌측은 정면의 대각선 반대편의 픽셀 표면에 불투명 코팅막이 형성된 것을 보여준다. 그 후, 정면 빛의 조사를 받을 때, 정면의 대각선 상에서 청록색, 청색과 녹색을 취득하고, 배면의 대각선 상에서 적색을 취득하며; 정면 또는 배면이든지 물론하고, (정면) 대각선 반대편 상의 불투명 코팅막으로 인하여, 대각선 반대편 상의 픽셀에서 정면의 빛의 아무런 정보도 취득할 수 없다. 도 19b의 우측은 배면의 대각선의 픽셀 표면에 불투명 코팅막이 형성된 것을 보여준다. 그 후, 배면 빛의 조사를 받을 때, 배면의 대각선 맞은편 상에서 청색을 취득하고, 정면의 대각선 반대편 상에서 적색, 녹색과 황색을 취득하며; 정면 또는 배면이든지 물론하고, (배면) 대각선 상의 불투명 코팅막으로 인하여, 대각선 상의 픽셀에서 배면의 빛의 아무런 정보도 취득할 수 없다. 그러므로, 최종의 결과로는 이 양방향 이중면 이중층 감광소자의 정면은 정면의 씬을 취득하고, 배면은 배면의 씬을 취득하기 때문에, 동시에 분리된 정면과 배면의 씬을 취득할 수 있다.
도 20a와 도 20b는 수평 양방향 빛가림 코팅막을 이용한 이중면 이중층 감광소자의 한 가지 바람직한 실시방식을 보여준다. 도 20a 좌측의 도면은 정면의 빛가림 코팅막 및 정면 조사 시의 상황을 보여주는 바, 매 2행마다 정면의 감광 픽셀 외표면은 빛가림 코팅막으로 코팅되고, 빛가림 코팅막이 없는 감광 픽셀은 각각 광의 베이어 배열에 따라 배열되어 청록색, 청색, 녹색의 컬러 스펙트럼을 감지한다. 도 20a 우측의 도면은 정면 조사 시 배면 감광 픽셀의 상황을 보여주는 바, 정면의 빛가림 코팅막이 코팅된 것에 대응되는 배면 감광 픽셀은 조명을 받을 수 없기 때문에 정면의 빛을 감지할 수 없다(하지만 배면의 빛을 감지할 수 있음). 하지만 정면의 빛가림 코팅막이 없는 것에 대응되는 배면 감광 픽셀은 정면으로부터의 적색의 빛을 감지할 수 있다. 도 20b 우측의 도면은 배면의 빛가림 코팅막 및 배면 조사 시의 상황을 보여주는 바, 매 2행마다(바로 정면의 빛가림 코팅막과 교차됨) 배면의 감광 픽셀 외표면은 빛가림 코팅막으로 코팅되고, 빛가림 코팅막이 없는 감광 픽셀은 청색 스펙트럼을 감지한다. 도 20b 좌측의 도면은 정면 조사 시 정면 감광 픽셀의 상황을 보여주는 바, 배면의 빛가림 코팅막이 코팅된 것에 대응되는 정면 감광 픽셀은 조명을 받을 수 없기 때문에 배면의 빛을 감지할 수 없다(하지만 정면의 빛을 감지할 수 있음). 하지만 배면의 빛가림 코팅막이 없는 것에 대응되는 정면 감광 픽셀은 정면으로부터의 적색, 녹색과 황색의 빛을 감지할 수 있다. 막이 코팅되지 않은 픽셀은 여러 가지 배열을 가질 수 있는 바, 도면 중에서는 단지 바람직한 패턴을 보여주고 있을 뿐이다.
도 21a와 도 21b는 도 20a와 도 20b에서 보여주는 상황과 유사하지만, 코팅막의 패턴은 격2행으로부터 격행으로 변화되었고, 상응하게 코팅되지 않은 픽셀의 배열도 조정되었다. 막이 코팅되지 않은 픽셀은 여러 가지 배열을 가질 수 있는 바, 도면 중에서는 단지 바람직한 패턴을 보여주고 있을 뿐이다.
도 22a와 도 22b도 도 20a와 도 20b에서 보여주는 상황과 유사하지만, 코팅막의 패턴은 격2행으로부터 격2열로 변화되었고, 상응하게 코팅되지 않은 픽셀의 배열도 조정되었다. 막이 코팅되지 않은 픽셀은 여러 가지 배열을 가질 수 있는 바, 도면 중에서는 단지 바람직한 패턴을 보여주고 있을 뿐이다.
도 23a와 도 23b는 도 20a와 도 20b에서 보여주는 상황과 유사하지만, 코팅막의 패턴은 격2행으로부터 격열로 변화되었고, 상응하게 코팅되지 않은 픽셀의 배열도 조정되었다. 막이 코팅되지 않은 픽셀은 여러 가지 배열을 가질 수 있는 바, 도면 중에서는 단지 바람직한 패턴을 보여주고 있을 뿐이다.
도 24a와 도 24b는 백색(또는 백색+적외색)의 흑백 양방향 감광칩의 픽셀 방향 선택에 전문적으로 이용되는 한 가지 바람직한 코팅 방식을 보여주고 있다. 이러한 방식을 이용하면 비교적 높은 공간 해상도를 취득할 수 있다. 흑백 양방향 감광칩도 역시 도 21 내지 도 24의 수평 또는 수직 코팅 방식을 이용할 수 있다. 이 도면은 본 발명의 픽셀 방향 선택 방법을 흑백 양방향 감광칩에 이용하는 하나의 제한으로 간주해서는 아니된다.
도 25는 픽셀 방향 선택 기능이 구비된 이중면 이중층 다중 스펙트럼 감광소자를 제작하기 위한 불투명 코팅막을 제작하기 전의 상황을 보여준다. 도 25a에 도시된 바와 같이, 이 감광소자가 정면 빛의 조사를 받을 때, 정면 픽셀 상에서 빈색, 녹색, 청색과 백색+적외색을 취득하고, 배면의 픽셀 상에서 빈색, 적색과 백색+적회색을 취득한다. 도 25b에 도시된 바와 같이, 감광소자가 배면 빛의 조사를 받을 때, 정면 픽셀 상에서 빈색, 녹색, 적색과 백색+적외색을 취득하고, 배면의 픽셀 상에서 청색, 빈색과 백색+적회색을 취득한다. 정면의 픽셀이 4개가 하나의 그룹인 것이 아니라 8개가 하나의 그룹임에 유의하여야 하여, 이렇게 되어야만 중복된 배열을 형성할 수 있다. 즉 앞 4개 픽섹과 뒤 4개 픽셀이 수직 미러 대칭을 구성한다. 이렇게 배열하는 목적은 하기 도 26 중의 불투명 코팅막의 대각선 배열을 위한 준비이다.
도 26a와 도 26b는 도 18에 도시된 이중면 이중층 다중 스펙트럼 감광소자로 대각선 불투명 코팅막을 제작한 후 취득한 양방향 감광소자를 보여준다. 도 26a의 좌측은 정면의 대각선 반대편의 픽셀 표면에 불투명 코팅막이 형성된 것을 보여준다. 그 후, 정면 빛의 조사를 받을 때, 정면의 대각선 상에서 빈색, 청색, 녹색과 백색+적외색을 취득하고, 배면의 대각선 상에서 적색, 빈색과 백색+적외색을 취득하며; 정면 또는 배면이든지 물론하고, (정면) 대각선 반대편 상의 불투명 코팅막으로 인하여, 대각선 반대편 상의 픽셀에서 정면의 빛의 아무런 정보도 취득할 수 없다. 도 26b의 우측은 배면의 대각선의 픽셀 표면에 불투명 코팅막이 형성된 것을 보여준다. 그 후, 배면 빛의 조사를 받을 때, 배면의 대각선 맞은편 상에서 청색, 빈색과 백색+적외색을 취득하고, 정면의 대각선 반대편 상에서 적색, 녹색, 빈색과 백색+적외색을 취득하며; 정면 또는 배면이든지 물론하고, (배면) 대각선 상의 불투명 코팅막으로 인하여, 대각선 상의 픽셀에서 배면의 빛의 아무런 정보도 취득할 수 없다. 그러므로, 최종의 결과로는 이중면 이중층 감광소자의 정면은 정면의 씬을 취득하고, 배면은 배면의 씬을 취득하기 때문에, 동시에 분리된 정면과 배면의 씬을 취득할 수 있다.
도 27a와 도 27b는 도 26a와 도 26b에서 보여주는 상황과 유사하지만, 코팅막의 패턴은 격2행으로부터 격행으로 변화되었고, 상응하게 코팅되지 않은 픽셀의 배열도 조정되었다. 막이 코팅되지 않은 픽셀은 여러 가지 배열을 가질 수 있는 바, 도면 중에서는 단지 바람직한 패턴을 보여주고 있을 뿐이다.
도 28a와 도 28b는 도 26a와 도 26b에서 보여주는 상황과 유사하지만, 코팅막의 패턴은 격2행으로부터 격2열로 변화되었고, 상응하게 코팅되지 않은 픽셀의 배열도 조정되었다. 막이 코팅되지 않은 픽셀은 여러 가지 배열을 가질 수 있는 바, 도면 중에서는 단지 바람직한 패턴을 보여주고 있을 뿐이다.
도 29a와 도 29b는 도 26a와 도 26b에서 보여주는 상황과 유사하지만, 코팅막의 패턴은 격2행으로부터 격열로 변화되었고, 상응하게 코팅되지 않은 픽셀의 배열도 조정되었다. 막이 코팅되지 않은 픽셀은 여러 가지 배열을 가질 수 있는 바, 도면 중에서는 단지 바람직한 패턴을 보여주고 있을 뿐이다.
도 30a와 도 30b는 백색과 백색+적외색을 분리할 수 있는 흑백 이중면 이중층 다중 스펙트럼 감광칩의 픽셀 방향 선택에 전문적으로 이용되는 한 가지 바람직한 코팅 방식을 보여주고 있다. 이러한 방식을 이용하면 비교적 높은 공간 해상도를 취득할 수 있다. 도 30a와 도 30b 및 도 24a와 도 24b의 구별점이라면, 도 30 중의 감괌칩이 가시광선과 적외선을 분리해낼 수 있다는 것이다. 흑백 이중면 이중층 다중 스펙트럼 감광칩도 역시 도 27 내지 도 29의 수평 또는 수직 코팅 방식을 이용할 수 있다. 이 도면은 본 발명의 픽셀 방향 선택 방법을 흑백 양방향 감광칩에 이용하는 하나의 제한으로 간주해서는 아니된다.
도 31은 대각선 패턴 패턴 픽섹 방향 선택을 이용하는, 가시광선과 적외선에 동시에 이용될 수 있는 초감도의 흑백 감광소자를 보여준다. 도 31에 도시된 대각선 패턴의 바람직한 코팅 방식을 통하여, 도 24에 도시된 고감도 흑백 다중 스펙트럼 양방향 감광칩 중에 적외색을 분리하는 기능을 추가할 수 있다.
도 32는 이중면 감광소자를 이용하여 양방향 빛 감지를 구현하는 간단한 분할 픽셀 방향 선택 방식을 보여주는 바, 이러한 방식에 있어서, 빛가림 코팅막의 방식을 통하여, 정면의 한 픽셀 구역은 단지 정면의 빛만 감지하고, 배면의 한 픽셀 구역은 단지 배면의 빛만 감지하도록 인위적으로 제한할 수 있다.
본 발명의 다중 스펙트럼 감광소자, 제작 방법 및 감광 시스템은 주요하게 하나 또는 복수개 면이 구비된 기저층의 각 면에 감광 픽셀 그룹을 구비하여 동시에 부동한 씬을 취득하도록 구현하는 것이다. 주의하여야 할 바로는, 기저층의 형상은 제한이 없는 바, 예를 들면, 장방형, 케이크형 또는 육면체 등이 될 수 있다. 기저층이 불투명할 때, 이의 형상은 더욱 큰 선택의 범위를 가진다. 기저층이 투명할 때, 양면이 얇은 직육면체와 육면체를 이용하여 마주하는 면의 대응되는 픽셀 위치를 취득하는 것이 바람직하다.
아래, 기저층이 평면체(두께가 아주 얇은 직육면체)인 것을 예로 들어 본 발명을 설명하도록 한다. 이때, 본 발명의 감광소자가 구현하는 것은 양방향 감광, 즉 기저층 정면 감광과 기저층 재면 감광이다. 본 발명의 간단하게 양방향 동시 빛 감지를 구현하는 다중 스펙트럼 감광 픽셀의 감광칩 방법은, 동일한 기저층의 정면/배면 두 면 상에 모두 대응되는(외표면) 방향의 빛을 감지하는 감광 픽섹 그룹을 구비하며, 감광 픽셀 그룹에는 적어도 하나의 픽셀을 포함한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 기저층이 불투명하기 때문에, 두 방향의 빛은 상호 간섭하지 않는다. 이렇게 구현된 양방향 감광칩은 정면/배면 두 방향으로 보면 모두 하나의 단일층의 감광칩과 같다. 우리는 이러한 감괌칩을 복합 이중면 감광칩이라 칭한다. 도 7에서는 청황도녹 네 컬러의 패턴으로 구현되는 이중면 이중층 감광칩 도면이다. 이러한 구현 방법은 씬을 취득하는 면에서는 두 개의 단일층 감광칩의 집적과 같지만, 두 개의 단일층 감광칩은 모두 각자의 처리 회로를 갖고 있고, 시스템 구현에 있어서 각 감광칩은 모두 각자의 배선 연결 시스템의 신호 처리 유닛이 필요하며; 하지만 본 발명은 물리적으로 보면, 실제상에는 하나의 소자로서, 소자 내부의 빛 전기 전환 회로 등 관련 회로가 단지 한 세트만 필요할 뿐 아니라, 소자 외부의 배선도 단지 한 세트이며, 경제상에서 두 개의 단일층 감광칩을 직적한 것보다 절약할 뿐 아니라, 공간 면에서 더욱 절약되어, 현재 디지털 제품의 소형화, 기능 다양화의 추세에 부합된다. 복합 이중면 감광칩의 정면과 배면은 부동한 컬러와 픽셀 배열을 이용할 수 있는 바, 즉 정면과 배면의 감광 픽셀은 동일하거나 부동한 분포를 가지고 동일하거나 부동한 스펙트럼을 감지할 수 있다. 도 8에서는 정면이 적녹청 허니컴 배열(도 8a)을 이용할 때, 배면이 각각 적녹청 베이어 배열(도 8b), 적녹청 허니컴 배열(도 8c) 및 청황도녹 네 컬러 배열(도 8d)을 이용할 수 있음을 보여준다. 이는 간단한 예시에 불과하며, 본 발명의 내용을 제한하는 것이 아니다.
복합 이중면 감광칩을 이용하여 제작된 양방향 감광 시스템 도면은 도 17에 도시된 바와 같다. 이는 본 발명의 분야의 물리 집적 방식에 속하고 간단한 특징을 구비하며, 또 새로운 응용을 개발할 수도 있지만, 복합 이중면 감광칩에 있어서, 정면으로부터의 빛이 배면에 이를 수 없기 때문에, 역으로도 마찬가지이다. 그렇기 때문에 이중층 감광칩의 장점을 충분히 발휘할 수 없다.
본 발명의 약간 복잡하기는 하지만 더욱 우수한 상기 목적을 구현하는 투과식 이중면 감광칩의 기술방안은 하기와 같다.
우선, 투명하거나 거의 투명한 기저층(예를 들면, 초박형 규소 N층 또는 P층)이 특정 스펙트럼을 감지하는 이중층 감광칩의 분층선으로 이용된다. 해당 기저층은 정면과 배면으로 구분되며, 정면에 제1 그룹의 컬러를 감지하는 감광 픽셀이 구비되고, 배면에 제2 그룹의 컬러를 감지하는 감광 픽셀이 구비된다.
그 중에서, 스펙트럼에는 청색, 녹색, 적색과 적외색 스펙트럼이 포함된다. 정면에 위치하는 제1 그룹의 컬러는 빈색, 청색, 녹색, 청록색, 백색과 백색+적외색으로부터 선택되는 네 가지 이하의 컬러이다.
컬러 분층선을 구비함으로써(아래, 도 4b를 참조하여 상세하게 설명할 것임), 정면 조사 시, 정면에 구비된 컬러로 하여금 모두 해당 분층선 위에 위치하도록 하고, 배면에 구비된 컬러로 하여금 모두 해당 분층선 아래에 위치하도록 한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 컬러 분층선은 청색과 녹색 사이에 위치하는 변계선(제1 분층선), 또는 녹색과 적색 사이에 위치하는 분계선(제2 분층선), 또는 적색과 적외색 사이에 위치하는 분계선(제3 분층선), 또는 적외색의 가장 긴 파장의 한정선(제4 분층선)이다.
진일보로, 배면에 구비된 각 컬러의 파장은 모두 정면의 대응되는 위치에 구비되는 컬러의 파장보다 길고, 또 배면의 픽셀과 정면의 픽셀은 위차 상에서 대응되는 관계를 가지나, 패턴은 다를 수 있다. 배면에 구비된 각 컬러는 모두 정면의 대응되는 위치의 컬러의 총 스펙트럼과 가시광선 공간(또는 가시광선+적외선)에서 직교된다. 소위 말하는 두 컬러가 직교된다는 것은 두 컬러가 감지하는 스펙트럼이(이론상에서) 중첩되는 부분이 없다는 것이다.
더욱 진일보로, 배면에 구비된 각 컬러는 모두 정면의 대응되는 위치의 컬러의 총 스펙트럼과 가시광선 공간(또는 가시광선+적외선)에서 상호 보완된다. 소위 말하는 두 컬러가 어느 스펙트럼 내(예를 들면, 가시광선, 또는 가시광선+적외선)에서 상호 보완된다는 것은 두 개의 직교되는 컬러가 감지하는 스펙트럼을 더하면 바로 전반 상기 스펙트럼(즉 가시광선, 또는 가시광선+적외선)을 덮을 수 있다는 것이다.
더욱 진일보로, 정면 조사할 때, 상기 배면의 제2 그룹의 컬러에는 빈색, 녹색, 적색, 황색, 백색, 적색+적외색, 황색+적외색과 백색+적외색으로부터 선택되는 네 가지 이하의 컬러이다.
컬러는 동일 배열(모든 픽셀 컬러가 동일함), 수평 배열(동일한 행의 픽셀 컬러가 동일함), 수직 배열(동일한 열의 픽셀 컬러가 동일함), 대각선 배열(동일한 대각선의 픽셀 컬러가 동일함), 광의 베이어 배열(한 대각선 상의 픽셀 컬러가 동일하고, 다른 한 대각선 상의 픽셀 컬러가 동일함), YUV422 배열, 횡방향 YUV422 배열, 허니컴 배열 또는 균일한 분포의 배열(네 개의 픽셀이 균일하게 규차되면서 등간격으로 배열됨)에 따라 배치된다. 이러한 배열의 패턴의 일부분은 아래의 내용에서 상세하게 설명한 것이며, 다른 한 부분은 관련 문현 또는 본 발명인의 약간 이전의 "다중 스펙트럼 감광소자 및 그 제작 방법"(PCT/CN2007/071262) 발명 출원을 참조할 수 있다.
정면에도 제1 그룹의 가시광선의 강도(백색)를 감지하는 하나의 감광 픽셀을 포함할 수 있고, 배면에도 제2 그룹의 적외선 스펙트럼과 가시광선 스펙트럼의 강도(백색+적외색)를 감지하는 하나의 감광 픽셀을 포함할 수 있다. 이러한 방식은 일반적으로 흑백 감광소자에 적용돌 수 있다.
상기 투과식 이중면 감광소자는 여러 가지 바람직한 제작 방법이 있는 바, 그 중의 두 가지는 각각 도 9와 도 10에 도시된 바와 같다. 도 11과 도 12는 허니컴 배열을 이용하는 상기 구현예이다.
감광칩의 정면 또는 배면의 픽셀은 방향 상의 대칭성을 가질 수 있으며, 이때 해당 감광칩을 양방향 대칭 감광칩이라 칭하는 바, 소위 말하는 양방향 대칭의 감광칩은 해당 감광칩은 정면으로부터 조사할 수도 있고 배면으로부터 조사할 수도 있다는 것을 뜻하며, 그리고 고정적인 조사 방향에 있어서, 감광칩을 한 면 뒤집기만 하면 동일한 컬러를 취득할 수 있다. 대칭되는 감광칩 디자인에 있어서, 정면과 배면은 호환될 수 있다. 다시 말하면, 칩을 한 면 뒤집었을 때, 상기 정면과 배면에 대한 기재는 여전히 성립되는 것이다. 대칭성은 양방향 빛 감지를 만족시키는 하나의 충분조건이다. 단지 한 방향의 광 신호를 수신하는 감광칩 디자인에 있어서, 정면은 반드시 광원과 맞대어야 하고, 그렇지 않으면 칩의 작동이 정상적이지 않을 수 있다. 이러한 일방향 빛 감지의 감광칩은, 한 방향의 성능 상에서 대칭성을 만족시키는 양방향 감광칩보다 더욱 우수할 수 있다. 하지만 양방향 감광칩은 두 방향의 씬을 동시에 관찰할 수 있다.
도 11과 도 12는 허니컴 배열의 대칭을 이용하는 컬러 감광칩의 다른 한 예이다. 도 14와 도 15는 백색과 적외선을 포함하는 대칭성 다중 스펙트럼 감광칩의 한 예이다.
직교 컬러 분층선을 이용하는 대칭성 감광칩의 하나의 특징이라면, 광원을 방향을 개변할 때, 녹색이 불변하고, 적색과 청색이 호환되며, 황색과 청록색이 호환되고, 빈색과 백색(또는 백색+적외색)이 호환되는 것이다. 이의 원리로는, 일반적으로 감광 픽셀이 스펙트럼을 흡수하는 능력은 이의 두께와 관련되는 바, 청녹적을 예로 들면, 삼자의 파장은 순차적으로 λ1, λ2, λ3이고, 또 λ1<λ2<λ3의 조건을 만족시킨다. 만일 광원이 정면으로부터 조사된다면, 해당 칩 정면 어느 한 위치의 감광칩의 두께의 설정으로 인하여 이로 하여금 λ1의 빛을 흡수하여 청색을 띠게 하며; 칩 배면 대응되는 위치의 감광 픽셀의 두께 설정으로 인하여 이로 하여금 λ2와 λ3의 빛을 흡수하여 녹색+적색=황색을 띠게 하며; 반대로, 광원이 배면으로부터 조사되면, 이때 배면 감광 픽셀이 λ1과 λ2의 빛을 흡수하여 청색+녹색=청록색을 띠고, 정면으로 λ3의 빛을 흡수하여 적색을 띤다. 즉 대칭되는 감광치의 임의 면 상의 픽셀은 정면 빛 감지와 배면 빛 감지 시, 부동한 스펙트럼을 감지하기 때문에 부동한 컬러를 취득한다.
대칭되는 양방향 감광칩이 씬이 부동한 두 방향에 이용될 때, 부동한 방향으로부의 빛은 동시에 한 픽셀 포인트 상에 동시에 조사될 수 없다. 그렇지 않으면 난잡한 이비지가 나타나게 될 것이다. 그렇다면 어떻게 투과식 이중면 감광칩을 동시에 부동한 씬에 적용할 것인가? 적어도 두 가지 구현 방법이 있다.
양방향 감광칩을 씬이 부동한 두 방향에 적용하는 첫 번째 바람직한 구현 방법은 시간 분할 방향 선택이다. 이러한 구현 방법에 있어서, 정면과 배며의 렌즈 후면에 각각 하나의 동기화 기계식 셔터가 설치된다. 시간 분할 수단을 이용하는 바, 즉 정면의 셔터와 배면의 셔터가 시간 분할적으로 작동하여, 동일한 시각에 하나의 셔터가 온되고, 다른 하나의 셔터가 오프되도록 하여, 대칭되는 양방향 감광칩으로 하여금 한 단일한 시간대(예를 들면, 홀수 시간대)에 단지 정면으로부터의 받아들이도록 하고, 다른 한 시간대(예를 들면, 짝수 시간대)에 단지 배면으로부터의 빛을 받아들이도록 한다. 시간 분할 방향 선택을 이용하는 양방향 이미지 시스템은 도 16에 도시된 바와 같다.
양방향 감광칩을 씬이 부동한 두 방향에 적용하는 두 번째 바람직한 구현 방법은 픽셀 방향 선택이다. 이러한 구현 방법에 있어서, 픽셀 어레이는 정면 감광 그룹(예를 들면, 대각선 상에 위치하는 픽셀, 또는 홀수 행 또는 홀수 열 상의 픽셀)과 배면 감광 그룹(예를 들면, 대각선 맞은편 상에 위치하는 픽셀, 또는 짝수 행 또는 짝수 열 상의 픽셀)으로 구분된다. 정면과 대응되는 배면 감광 그룹 상의 픽셀에 빛가림 코팅막을 코팅하고, 또 배면에 대응되는 정면 감광 그룹 상의 픽셀에 빛가림 코팅막을 코팅하는 것을 통하여, 픽셀 방향 선택 방식을 통하여 부동한 픽셀로 하여금 부동한 방햐으로부터의 빛을 감지하도록 한다. 픽셀 방향 선택은 이미지의 공간 해상도를 희생시키기고 또 컬러 픽셀 패턴에 대하여 상응한 조정을 진행하여 정면과 배면 감광 그룹에 위치하는 픽셀로 하여금 각자 컬러 재구성을 진행하게 할 수는 있지만, 이는 시간 분할 방향 선택에서처럼 기계식 셔터 시스템을 필요로 하지 않기 때문에 공간의 제한을 받는 상황에 더욱 적합하다. 도 17은 픽셀 방향 선택을 이용하는 양방향 감광칩의 양방향 이미지 시스템 구조도이다. 아래의 내용에서, 몇 가지 양방향 감광칩의 몇 가지 픽셀 방향 선택의 바람직한 실시 방식을 소개하게 될 것이다.
양방향 감광칩을 씬이 부동한 두 방향에 적용하는 세 번째 바람직한 구현 방법은 간단한 구역 분할 방향 선택이다.
본 발명의 다중 스펙트럼 감광은 스펙트럼 중에 대응되는 네 개의 연속적인 스펙트럼 구간, 즉 적색, 녹색, 청색과 적외색을 감지한다. 여기에서, 적외선도 일반화 하여 하나의 기본 컬러로 칭한다. 많은 용용에 있어서, 적외색은 무시될 수 있다. 그리고, 또 복합 컬러 스펙트럼 구간, 예를 들면, 황색(적색과 녹색에 대응됨), 청록색(녹색과 청색에 대응됨)과 백색을 감지한다.
도 4에는 관심을 갖는 컬러의 스펙트럼 사이의 관계를 보여주는 바, 그 중에서, 도 4a는 부동한 컬러 사이의 파장의 관계를 보여주고, 도 4b는 부동한 파장의 빛의 입사 깊이를 보여준다. 도 4b 중의 네 개의 컬러 분층선에 있어서, 제1 분층선은 청색과 녹색 사이에 위치하는 변계선이고, 제2 분층선은 녹색과 적색 사이에 위치하는 분계선이며, 제3 분층선은 적색과 적외색 사이에 위치하는 분계선이고, 제4 분층선은 적외색의 가장 긴 파장의 한정선이다. 각 층의 감광 픽셀을 동일한 높이에 구비하여야 하는 것은 아니지만, 도 4b에 도시된 바와 같이, 정면이 어느 분층선 위의 컬러만 이용하고, 배면이 해당 분층선 아래의 컬러만 이용한다면, 정면과 배면의 컬러 감광 픽셀은 모두 각자 동일한 깊이에 구현될 수 있다. 동일면의 컬러 감광 픽셀을 동일한 깊이에서 구현하는 것의 장점은 감광소자를 제작함에 아주 용이하다는 것이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 배면의 적색의 파장이 그 위의 철록색 또는 청색의 파장보다 길고, 황색의 파장이 청색보다 길며, 배면에 위치하는 백색 감광 픽셀은 빈 것이거나 투명하다. 황색과 청록색은 하나의 공동의 녹색 스펙트럼을 갖기 때문에, 동일한 픽셀의 위치 상에 이용할 수 없다.
빈색(투명하거나 또는 완전히 빈 컬러)는 정면(또는 정면으로 여겨진 면)에서 구현된다. 풀컬러(백색 또는 백색+적외색)은 배면(또는 배면으로 여겨진 면)에서 구현된다. 그러므로 빈색은 언제나 각 분층선 위에 위치하고, 풀컬러는 언제나 각 분층선 아래에 위치한다.
본 발명에 대한 설명을 간략화 하기 위하여, 여기에서 두 가지 유용한 개념, 즉 보색과 직교색을 도입한다. 이를 위하여, 빈색(투명 또는 완전히 빈 컬러)도 하나의 기본 컬러로 칭하며, 이는 풀컬러와 보색을 구성한다. 본 발명에서의 풀컬러는 가시광선에 대해서는 백색이고, 적외선과 가시광선이 조합된 스펙트럼에 대해서는 백색+적외색이다.
임의의 관심을 갖는 스펙트럼 공간(예를 들면, 가시광선 스펙트럼, 또는 가시광선과 적외선이 조합된 스펙트럼)에 대하여, 두 컬러가 만일 중첩된 스펙트럼 구간이 없다면 직교된다고 한다. 예를 들면, 적색, 녹색, 청색 상호 간에는 모두 직교된다. 그리고, 청색과 황색이 직교되고, 청록색과 적색도 직교된다. 이와 유사하게, 적외선과 전반 가시광선 스펙트럼이 직교되기 때문에, 적외색은 가시광선 내의 원색, 보색과 백색을 포함하는 모든 컬러와 모두 직교된다.
임의의 관심을 갖는 스펙트럼 공간(예를 들면, 가시광선 스펙트럼, 또는 가시광선과 적외선이 조합된 스펙트럼)에 대하여, 두 개의 직교되는 컬러가 만일 더하여 전반 관심을 갖는 스펙트럼 구간에 대응된다면 상화 보완된다고 한다. 예를 들면, 가시광선에 대하여, 청록색과 적색이 상화 보완되고 청색과 황색이 상화 보완되며, 적외선과 가시광선이 조합된 스펙트럼에 대하여, 적외색과 백색이 상화 보완되고 적색+적외색이 청록색과 상호 보완된다.
도 5는 일부 가시광선 내 또는 가시광선과 적외선이 조합된 스펙트럼 내에서 직교 또는 상호 보완되는 컬러 쌍의 예를 보여 주는 바, 그 중에서, 도 5a는 가시광선의 상호 보완 및 직교 컬러 쌍을 보여주고, 도 5b는 적외선과 가시광선의 직교 컬러 쌍의 예를 보여 주며, 이중층 감광소자에 이용될 수 있다.
일단 어느 분층선이 확정되면, 정면의 감광 픽셀의 컬러는 모드 해당 분층선 위에 있어야 하고, 배면의 감광 픽셀의 컬러는 대응되는 위치 상의 정면의 컬러와 직교되도록 설정되며, 또 에너지 최대화의 입장에서 고려하면 상호 보완되는 것이 가장 바람직하다. 배면의 감광 픽셀의 컬러는 모두 해당 분층선 아래에 위치할 필요는 없으나, 만일 배면의 감광 픽셀의 컬러가 모두 해당 분층선 아래에 위치한다면, 구현하기 아주 쉽다. 일반적으로 말하여, 각 층에는 네 가지 이상의 컬러를 포함하지 말아 더욱 훌륭한 공간 해상도를 취득하여야 한다.
동일면의 부동한 감광 픽셀을 비교적 높은 공간 해상도를 유지하는 우수한 패턴으로 배열할 수 있는 바, 이러한 우수한 패턴에는 광의 베이어 패턴(도 9b), YUV422 패턴(YUYV 배열)과 허니컴 패턴(도 3a과 도 3b)이 포함되나 이에 제한되지 않는다.
본 발명에서는 주요하게 픽셀이 정사각형으로 배열되거나 또는 허니컴으로 배열되는 감광소자를 고려하며, 정사각형으로 배열되는 픽셀은 4개 픽셀 또는 8개 픽셀 한 그룹의 매크로 픽셀로 분해될 수 있고, 허니컴으로 배열된 픽셀은 3개 픽셀 한 그룹의 매크로 픽셀로 분해될 수 있다. 매크로 픽셀은 간단한 복제를 거쳐 전반 픽셀 어레이를 취득할 수 있는 최소의 픽셀 그룹으로서, 일반적으로 두개 두개 인접된 픽셀로 조합된다. 정사각형으로 배열된 픽셀에 있어서, 매크로 픽셀에는 8개 이상의 픽셀이 포함될 수 있다. 이중층 감광소자에 있어서, 8개 이상 픽셀의 매크로 픽셀은 구현 원가가 비교적 높으나, 장점은 크지 않다.
하나의 4 픽셀의 매크로 픽셀은 하나의 단일층에서 한 가지, 두 가지, 세 가지 또는 네 가지 부동한 컬러를 포함할 수 있다. 만일 하나의 4 픽셀의 매크로 픽셀에 단지 하나의 컬러만 포함된다면, 단지 하나의 배역, 즉 동일 배열만 있다. 만일 하나의 4 픽셀 매크로 픽셀에 두 가지 컬러가 포함된다면, 세 가지 배열이 있는 바, 즉 대각선 배열(대각선 픽셀 컬러가 동일함), 수직 배열(수직 픽셀 컬러가 동일함)과 수평 배열(수평 픽셀 컬러가 동일함)이다. 만일 하나의 4 픽셀 매크로 픽셀에 세 가지 컬러가 포함된다면, 여러 가지 가능성이 있으나, 광의 베이어 배열(동일한 두 가지 컬러가 대각선 상에 위치함), YUV422 배열(동일한 두 가지 컬러가 수직으로 배열됨), 횡방향 YUV422 배열(동일한 두 가지 컬러가 수평으로 배열됨)로 귀납될 수 있다. 만일 하나의 4 픽셀 매크로 픽셀에 네 가지 컬러가 포함된다면, 모든 패턴은 모두 균일하게 배열된 분포라 칭하는 바, 어떻게 배열하든지 모두 대칭되기 때문이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 8 픽셀의 매크로 픽셀은 뒤의 4개 픽셀을 미러 대칭의 방법에 따라 앞의 4개 픽셀에 대하여 미러 복제를 진행한 것이다.
하나의 3 픽셀의 매크로 픽셀은 하나의 단일층에서 한 가지, 두 가지 또는 세 가지 부동한 컬러를 포함할 수 있고, 모두 13가지 가능성이 있다. 허니컴 배열 자체는 수직 방면의 해상도에 유리한 수직 정열 방식(예를 들면, 도 3a)와 수평 방면의 해상도에 유리한 수평 정열(예를 들면, 도 3b) 두 가지 방식으로 나뉠 수 있다. 본 명세서에서는 3 픽셀의 매크로 픽셀의 배열을 허니컴 배열로 통칭하는 바, 여기에 몇 개의 픽셀이 포함되었든지 무관하다.
도 6a, 6b, 6c는 각각 베이어 배열에 의한 이중면 이중층 컬러 감광소자의 한 가지 바람직한 구현예를 보여주는 바, 정면에는 적색, 녹색, 청색 세 가지 컬러가 포함되고, 베이어 배열에 의하여 배면도 완전히 동일한 컬러와 배열을 이용한다. 중간의 기저층은 불투명하기 때문에, 정면의 감광 픽셀은 단지 정면으로부터의 빛만 감지할 수 있고, 배면의 감광 픽셀은 단지 배면으로부터의 빛만 감지할 수 있다.
도 6a, 6b, 6c는 청황도녹을 균일하게 배열한 이중면 이중층 컬러 감광소자의 한 가지 바람직한 구현예를 보여주는 바, 정면(즉 정면)에는 청록색, 황색, 마젠타색과 녹색이 포함되고, 균일하게 배열되며, 배면(즉 배면)도 완전히 동일한 컬러와 배열을 이용한다. 중간의 기저층은 불투명하기 때문에, 정면의 감광 픽셀은 단지 정면으로부터의 빛만 감지할 수 있고, 배면의 감광 픽셀은 단지 배면으로부터의 빛만 감지할 수 있다.
기저층이 불투명한 실시방법의 장점이라면 구현이 간단한 것이며, 두 개의 일반적인 베이어식 감광칩을 간단히 집적시키는 것과 같다.
도 8a, 8b, 8c와 8d는 기저층이 불투명한 이중면 이중층 감광소자에 있어서, 정면과 배면이 완전히 부동한 컬러와 배열 방식을 이용할 수 있음을 설명하기 위한 것이다. 예를 들면, 도 8a는 적녹청 허니컴 패턴을 이용한 정면을 보여주지만, 배면은 도 8b에 도시된 바와 같은 적녹청 베이어 패턴을 이용할 수 있고, 도 8c에 도시된 바와 같은 완전히 동일한 적녹청 허니컴 패턴을 이용할 수도 있으며, 또 도 8d에 도시된 바와 같은 청적도녹 컬러가 균일하게 분포된 패턴을 이용할 수도 있다. 더욱 많은 패턴과 컬러의 배합이 가능함은 물론이다.
기저층이 불투명한 이중면 이중층 컬러 감광칩은 양방향 감광 시스템에 이용될 수 있다. 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같은 기저층이 불투명한 컬러 감광칩을 양방향 빛 감지에 이용하는 시스템의 바람직한 구현 방법은 도 17에 도시된 바와 같다. 기저층이 불투명하기 때문에, 상기 감광칩의 양면은 정면과 배면으로부터의 빛을 동시에 받아들일 수 있다. 감광칩의 정면은 정면의 씬을 취득하게 되고, 감광칩의 배면은 배면의 씬을 취득하게 된다. 본 명세서에서는 이러한 (기저층이 불투명한) 방향 선택 방식을 격리 방향 선택이라 칭한다.
아래, 도 8을 참조하여 본 발명의 기저층이 불투명한 이중면 이중층 컬러 다중 스펙트럼 감광소자 및 상응한 양방향 감광 시스템의 제작 방법에 대하여 설명하기로 한다.
불투명한 기저층을 제작하고, 기저층의 정면에 제1 그룹의 컬러 패턴(베이어 패턴, 허니컴 패턴, 청황도녹 패턴 등)에 따라 컬러 다중 스펙트럼 감광소자를 제작하며; 선택된 컬러와 패턴은 응용에 의해 결정되고 제한을 받지 않는다.
기저층의 배면에 제2 그룹의 컬러를 감지하는 감광 픽셀을 형성하고, 제2 그룹의 컬러 패턴(베이어 패턴, 허니컴 패턴, 청황도녹 패턴 등)에 따라 컬러 다중 스펙트럼 감광소자를 제작하며; 선택된 컬러와 패턴은 응용에 의해 결정되고 제한을 받지 않으며, 정면의 상황과 완전히 부동할 수 있다.
상기 컬러 다중 스펙트럼 감광소자의 양면에 각각 렌즈를 설치하며; 이 시스템에 있어서, 만일 셔터를 설치한다면 주요하게 노출을 제어하기 위한 것이다.
도 9에 도시된 바람직한 구현 방법에 있어서, 기저층이 투명하고, 정면에는 각각 청색, 녹색과 청록색이 포함된다. 에너지 스펙트럼이 더욱 넓은 청록색이 더욱 많은 픽셀을 차지하는 바, 도 9b에 도시된 대각과 같으며, 배면에는 적색을 감지하거나 또는 적색+적외색 스펙트럼을 감지하는 감광 픽셀이 포함된다.
컬러 분층선을 구비함으로써(도 4b 참조), 정면에 구비된 컬러로 하여금 모두 해당 분층선 위에 위치하도록 하고, 배면에 구비된 컬러로 하여금 모두 해당 분층선 아래에 위치하도록 한다. 상기 컬러 분층선은 청색과 녹색 사이에 위치하는 변계선(제1 분층선), 또는 녹색과 적색 사이에 위치하는 분계선(제2 분층선), 또는 적색과 적외색 사이에 위치하는 분계선(제3 분층선), 또는 적외색의 가장 긴 파장의 한정선(제4 분층선)이다. 도 9a 중의 컬러 분층선은 적색과 녹색이 접하는 부분이다.
진일보로, 정면의 컬러는 동일 배열, 수평 배열, 수직 배열, 대각선 배열, 광의 베이어 배열, YUV422 배열, 횡방향 YUV422 배열, 허니컴 배열 또는 균일한 분포의 배열에 따라 배치된다. 배면에 구비된 각 컬러의 파장은 모두 정면의 대응되는 위치에 구비된 컬러의 파장보다 길다. 도 9b는 광의 베이어 배열을 보여 준다.
진일보로, 배면에 구비된 각 컬러로 하여금 모두 정면의 대응되는 위치의 컬러와 가시광선 공간 또는 가시광신 및 적외선 공간에서 직교되도록 하고, 더욱 바람직 하게는, 배면에 구비된 각 컬러로 하여금 모두 정면의 대응되는 위치의 칼로와 가시광선 공간 또는 가시광신 및 적외선 공간에서 상호 보완 되도록 한다.
도 10에 도시된 바람직한 구현 방법에 있어서, 기저층이 투명하고, 정면은 모두 청색으로 구성되며, 배면에는 녹색, 적색과 황색을 감지하는 감광 픽셀이 포함된다. 에너지 스펙트럼이 더욱 넓은 황색이 더욱 많은 픽셀을 차지하는 바, 도 10a에 도시된 대각과 같다. 도 10a 중의 컬러 분층선은 청색과 녹색이 접하는 부분이다. 여기에서, 도면 중에서 정면을 아래에 표시하였는 바, 이는 소위 말하는 정면과 배면은 완전히 (빛의) 방향의 선택에 의해 걸정됨을 보여주기 위해서이다.
진일보로, 배면의 컬러는 동일 배열, 수평 배열, 수직 배열, 대각선 배열, 광의 베이어 배열, YUV422 배열, 횡방향 YUV422 배열, 허니컴 배열 또는 균일한 분포의 배열에 따라 배치된다. 배면에 구비된 각 컬러의 파장은 모두 정면의 대응되는 위치에 구비된 컬러의 파장보다 길다. 도 10b는 광의 베이어 배열을 보여 준다.
진일보로, 배면에 구비된 각 컬러로 하여금 모두 정면의 대응되는 위치의 컬러와 가시광선 공간 또는 가시광신 및 적외선 공간에서 직교되도록 하고, 더욱 바람직 하게는, 배면에 구비된 각 컬러로 하여금 모두 정면의 대응되는 위치의 칼로와 가시광선 공간 또는 가시광신 및 적외선 공간에서 상호 보완 되도록 한다.
도 10과 도 9의 구별점은 주요하게 분층선의 선택에 있다. 이러한 구별점은 도 10 중의 감광소자와 도 9 중의 감광소자의 방향 상의 대칭성을 이룬다. 도 9와 도 10에 도시된 것은 바로 상술한 양방향 대칭성 감광칩의 한 예이다. 만일 빛이 도 9 중의 정면으로부터 온 것이라면, 도 9는 정면 빛 감지 시의 상황을 보여주는 것이고, 도 10은 이 감광칩의 배면이 빛을 감지할 때의 상황이다. 반대로, 만일 빛이 도 10 중의 정면으로부터 온 것이라면, 도 10은 정면 빛 감지 시의 상황을 보여주는 것이고, 도 9는 이 감광칩의 배면이 빛을 감지할 때의 상황이다. 다시 말하면, 도 9와 도 10은 동일한 감광칩이 각각 정면 조사와 배면 조사 시 취득하는 컬러 상황이다.
다른 한 가지 유형의 이중면 이중층의 컬러 다중 스펙트럼 감광소자는 도 13a, 13b와 13c에 도시된 바와 같으며, 가시광선과 적외선을 동시에 감지할 수 있다. 그 중에서, 적외선은 언제나 배면(배면)에 있고, 독립적인 컬러이거나, 다른 한 컬러와 합하여져 있다(예를 들면, 백색+적외색 또는 적색+적외색). 정면(정면)에는 청색이 포함되고, 배면의 각 위치에 이용되는 컬러는 정면의 청색과 직교되는 녹색, 황색과 적색+적외색이다. 이 바람직한 구현 방법은 컬러와 적외색 감광소자를 집적시킨 예이다. 적색+적외색으로 하여금 더욱 높은 공간 해상도를 얻게 하기 위하여, 적색+적외색이 배면의 한 대각을 차지한다. 대응되는 위치의 정면과 배면의 픽셀은 가시광선+적외선 스펙트럼 내에서 직교된다.
다른 한 유형의 이중면 이중층 다중 스펙트럼 컬러 감광소자는 도 14a와 도14b에 도시된 바와 같다. 도 14는 더욱 복잡한 바람직한 구현 방법의 예이다. 본 실시예에 있어서, 백색이 분층성 위의 스펙트럼 구간에 포함되기는 하였지만, 상술한 바와 같이, 대응되는 정면 컬러가 빈 것이거나 투명한 것이기 때문에, 백색도 배면에서 구현되어야 한다. 이 구현 방법에 있어서, 채색, 백색과 적외색이 동시에 이용된다. 도 14a는 컬러 분층의 상황을 보여주고, 도 14b는 정면에 빈색(투명), 녹색, 청색(또는 청록색)과 백색(또는 백색+적외색)이 포함되는 것을 보여주고, 도 14c는 배면에 빈색, 적색(또는 적색+적외색)과 백색(또는 백색+적외색)을 포함하는 것을 보여준다. 대응되는 위치의 정면과 배면의 픽셀은 가시광선+적외선 스펙트럼 내에서 직교된다.
도 15는 도 14에 도시된 감광칩이 배면 조사에 이용될 시의 가능한 상황을 보여준다.
도 9와 도 10은 실제상에서 한 양방향 대칭성 감광칩의 정면과 배면으로부터 조사 시의 상황이다. 도 11과 도 12는 도 9와 도 10의 바람직한 구현 방법과 마찬가지이고, 단지 적녹청 허니컴 배열을 이용하였을 뿐이며, 역시 양방향 대칭성 감광칩을 구성한다. 도 14와 도 15에 도시된 감광칩은 가시광선 및 적외선 스펙트럼 내에서 양방향 대칭된다. 이러한 양방향 대칭성 감광칩의 하나의 공통된 특징이라면, 기저층이 투명하고 또 픽셀 방향 선택 기능이 없는 것이다. 이러한 유형의 감광칩은 단지 한 방향의 빛만 받아들이는 경우에 이용될 수도 있고, 또 양방향 빛 감지에 이용될 수도 있다.
기저층이 투명하고 또 픽셀 방향 선택 기능이 구비되지 않은 양방향 감광칩이 양방향 빛 감지에 이용될 때, 두 방향으로부터의 빛이 동시에 정면과 배면의 감광 픽셀 상에 작용하므로, 정면과 배면의 씬은 한데 합쳐진다. 정면과 배면 씬을 분리하는 바람직한 구현 방법은 도 16에 도시된 바와 같은 동기화 더블 셔터 시스템을 이용하는 것이다. 그 중에서, 정면의 셔터와 배면의 셔터는 언제나 온/오프 상태에 처하고, 임의 시간 내에서, 감광칩은 단지 정면 또는 배면의 빛만 받아들일 수 있으나, 동시에 받아들일 수는 없다. 이 방법은 시간 분할 방향 선택이라 불리며, 즉 동기회 더블 셔터의 빠른 스위칭을 통하여 부동한 시간대에 동일한 양방향 감광칩에서 부동한 방향의 씬을 취득할 수 있다.
아래, 도 13을 참조하여 본 발명의 기저층이 투명한 이중면 이중층 컬러 다중 스펙트럼 감광소자 및 상응한 양방향 감광 시스템의 제작 방법에 대하여 설명하기로 한다.
투명한 기저층을 제작하고, 기저층의 정면에 빈색, 청색, 녹색, 청록색과 백색으로부터 네 가지 이하의 컬러(제1 그룹 컬러)를 선택 이용하며, 선정된 컬러 패턴(예를 들면, 베이어 패턴, 광의 베이어 패턴, 허니컴 패턴, 청황도녹 패턴, YUV422 패턴 등)에 따라 컬러 다중 스펙트럼 감광소자를 제작하며;
컬러 분층선을 구비하여(도 4b 참조) 빈색 외 정면에 구비된 컬러가 모두 해당 분층선 위에 위치하도록 하고, 배면에 구비된 컬러가 모두 해당 분층선 아래 위치하도록 하며, 또 분층선 아래의 컬러의 파장이 분층선 위의 빛의 파장보다 길다.
기저층의 배면에 제2 그룹 컬러를 감지하는 감광 픽셀을 구비하는 바, 상기 감광 픽셀과 정면의 픽셀은 위치 상에서 중첩 대응 관계를 가지며; 각 배면의 픽셀과 대응되는 위치 상의 정면의 픽셀은 가시광선 또는 가시광선 및 적외선 스펙트럼 내에서 직교 또는 상호 보완된다. 더욱 진일보로, 배면의 감광 픽셀은 빈색, 녹색, 적색, 황색, 백색, 적색+적외색, 황색+적외색과 백색+적외색으로부터 선택되는 네 가지 이하의 컬러이다.
만일 이 감광소자가 양방향 빛 감지에 이용되면, 도 16에 도시된 바와 같은 시간 분할 방향 선택 방식은 정면과 배면의 씬 격리를 진행한다. 이 감광소자는 일 방향의 빛의 조사에 이용될 수 있음은 물론이다.
방향 선택 감지를 구현하는 다른 한 가지 방법은 픽셀 방향 선택이다. 아래, 몇 가지 바람직한 구현 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 18은 픽셀 방향 선택 양방향 감광칩의 대칭성 이중면 이중층 감광칩에 이용될 픽셀 배열 패턴을 보여준다. 도 18a는 이 감광칩이 정면 조사될 때의 상황을 보여주고, 도 18b는 이 감광칩이 배면 조사될 때의 상황을 보여준다. 만일 도 19a에 도시된 바와 같이 정면이 대각선 맞은편 상에 위치한 픽셀에 빛가림 코팅막을 코팅하고, 도 19b에 도시된 바와 같이, 배면이 대각선 상에 위치한 픽셀에 빛가림 코팅막을 코팅하면, 픽셀 방향 선택 기능이 구비된 양방향 감광칩을 얻을 수 있다. 도 19에 도시된 감광칩에 있어서, 대각선 상에 위치한 정면과 배면의 픽셀이 감지하는 것은 모두 정면으로부터의 빛이고, 대각선 맞은편 상에 위치하는 정면과 배면의 픽셀이 감지하는 것은 모두 배면으로부터의 빛이기 때문에, 픽셀 방향 선택의 목적을 이룰 수 있다.
픽셀 방향 선택은 정면과 배면의 부동한 픽셀 상에 빛가림 코팅막을 코팅하여 구현하는 거이다. 빛가림 코팅막의 패턴은 여러 가지가 있을 수 있다. 도 19에 도시된 대각 패턴 외, 또 도 20에 도시된 바와 같은 이중행 수평 패턴, 도 21에 도시된 바와 같은 격행 수평 패턴, 도 22에 도시된 바와 같은 이중열 수직 패턴 및 도 23에 도시된 바와 같은 격열 수직 패턴이 있다. 이러한 패턴 및 아래 기타 바람직한 구현 방법의 픽셀 방향 선택 패턴은 본 발명의 내용을 설명하기 위한 것이지, 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 대각 픽셀 패턴을 이용할 때, 균일한 픽셀 분포를 취득하기 위하여, 컬러 픽셀은 8 픽셀을 한 그룹으로 중복되며, 기타 패턴과 마찬가지로 4 픽셀 또는 3 픽셀을 한 그룹으로 중복되는 것이 아니다.
픽셀 방향 선택 양방향 감광칩이 흰빛 및 적외선과 관련될 때, 픽셀 방향 선택의 패턴은 더욱 복잡하다. 다중 스펙트럼 감광이 본 발명의 중요한 응용이기 때문에, 아래 더욱 많은 바람직한 구현 방법을 예시하기로 한다.
도 24는 백색과 적외색 스펙트럼에 전문적으로 이용되는 픽셀 방향 선택 양방향 감광칩을 보여준다. 이 감광칩에 있어서, 채색이 없고 단지 백색 또는 백색+적외색만 있다. 이러한 감광칩은 초감도를 필요로 하는 양방향 감광 시스템에 적용될 수 있다.
도 25는 픽셀 방향 선택 양방향 다중 스펙트럼 감광칩의 대칭성 이중면 이중층 감광칩에 이용될 픽셀 배열 패턴을 보여준다. 이 감광칩에는 적색, 녹색, 청색, 빈색과 백색이 포함된다. 도 25a는 이 감광칩이 정면 조사될 때, 정면과 배면의 컬러 상황 및 컬러 픽셀 배열을 보여준다. 도 25b는 이 감광칩이 배면 조사될 때, 정면과 배면의 컬러 상황 및 컬러 픽셀 배열을 보여준다. 만일 도 26a에 도시된 바와 같이 정면이 대각선 맞은편 상에 위치한 픽셀에 빛가림 코팅막을 코팅하고, 도 26b에 도시된 바와 같이, 배면이 대각선 상에 위치한 픽셀에 빛가림 코팅막을 코팅하면, 픽셀 방향 선택 기능이 구비된 양방향 감광칩을 얻을 수 있다. 도 26에 도시된 감광칩에 있어서, 대각선 상에 위치한 정면과 배면의 픽셀이 감지하는 것은 모두 정면으로부터의 빛이고, 대각선 맞은편 상에 위치하는 정면과 배면의 픽셀이 감지하는 것은 모두 배면으로부터의 빛이기 때문에, 픽셀 방향 선택의 목적을 이룰 수 있다.
마찬가지로, 백색과 적외색을 포함하는 픽셀 방향 선택 다중 스펙트럼 양방향 감광칩에 있어서, 도 26에 도시된 대각 패턴 외, 또 도 27에 도시된 바와 같은 이중행 수평 패턴, 도 28에 도시된 바와 같은 격행 수평 패턴, 도 29에 도시된 바와 같은 이중열 수직 패턴 및 도 30에 도시된 바와 같은 격열 수직 패턴을 이용할 수 있다.
만일 도 24에 도시된 고감도 흑백 다중 스펙트럼 양방향 감광칩에서 적외색을 추가하거나 또는 단독으로 분리시키려면, 도 31에 도시된 대각 패턴과 픽셀 분포를 이용할 수 있다. 그 중에서, 정면의 8 픽셀 한 그룹의 픽셀 유닛에 있어서, 대각선 맞은편 상의 픽셀에는 빛가림 코팅막이 있고, 대각선 상에는 백색+적외색, 두 개의 빈색과 하나의 백색(또는 적외색)이 분포된다. 배면의 8 픽셀 한 그룹의 픽셀 유닛에 있어서, 대각선 상의 픽셀에는 빛가림 코팅막이 있고, 대각선 맞은편 상에는 백색+적외색, 두 개의 빈색과 하나의 백색(또는 적외색)이 분포된다.
아래, 도 10을 참조하여 본 발명의 기저층이 투명하고 픽셀 방향 선택이 구비된 이중면 이중층 컬러 다중 스펙트럼 감광소자 및 상응한 양방향 감광 시스템의 제작 방법에 대하여 설명하기로 한다.
투명한 기저층을 제작하고, 기저층의 정면에 빈색, 청색, 녹색, 청록색과 백색으로부터 네 가지 이하의 컬러(제1 그룹 컬러)를 선택 이용하며, 선정된 컬러 패턴(예를 들면, 베이어 패턴, 광의 베이어 패턴, 허니컴 패턴, 청황도녹 패턴, YUV422 패턴 등)에 따라 컬러 다중 스펙트럼 감광소자를 제작하며;
컬러 분층선을 구비함으로써(도 4b 참조), 빈색을 제외한 정면에 구비된 컬러로 하여금 모두 해당 분층선 위에 위치하도록 하고, 배면에 구비된 컬러로 하여금 모두 해당 분층선 아래에 위치하도록 한다. 분층선 아래의 컬러의 파장은 분층선 위의 컬러의 파장보다 길다.
기저층의 배면에 제2 그룹 컬러를 감지하는 감광 픽셀을 구비하는 바, 상기 배면의 감광 픽셀과 정면의 픽셀은 위치 상에서 중첩 대응 관계를 가지며; 각 배면의 픽셀과 대응되는 위치 상의 정면의 픽셀은 가시광선 또는 가시광선 및 적외선 스펙트럼 내에서 직교 또는 상호 보완된다. 더욱 진일보로, 배면의 감광 픽셀은 빈색, 녹색, 적색, 황색, 백색, 적색+적외색, 황색+적외색과 백색+적외색으로부터 선택되는 네 가지 이하의 컬러이다.
어떠한 바람직한 패턴, 예를 들면, 도 26 내지 도 30에 도시된 대각 패턴, 수평 격2행 패턴, 수평 격행 패턴, 수직 격2열 패턴, 수직 격열 패턴에 따라 정면의 일부 픽셀 표면에 빛가림 코팅막을 코팅 또는 스프레이 하고, 다른 일부분 배면의 픽셀 상에도 빛가림 코팅막을 코팅 또는 스프레이 하여, 정면의 빛가림 코팅막이 없는 것에 대응되는 (정면과 배면) 픽셀로 하여금 단지 정면으로부터의 빛을 감지하도록 하고, 배면의 빛가림 코팅막이 없는 것에 대응되는 (정면과 배면) 픽셀로 하여금 단지 배면으로부터의 빛을 감지하도록 한다.
이 감광소자는 주요하게 양방향 빛 감지에 잉요되며, 픽셀 방향 선택 기능을 구비하고 있기 때문에 17에 도시된 바와 같은 간단한 렌즈 시스템을 이용할 수 있다. 셔터는 있어도 되고 없어도 된다.
당업계의 통상의 지식을 가진 자라면 기타 도시된 (양방향 또는 일방향의) 풀컬러 스펙트럼 컬러 감광소자의 제작 방법은 이와 동일하거나 유사한 것임을 이해할 수 있을 것이므로, 여기에서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.
당업계의 통상의 지식을 가진 자라면 정면(정면)과 배면(배면)의 컬러와 배열 방법을 변화시키는 것을 통하여 상기 바람직한 구현 방법과 다른 구현 방법을 이룰 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
본 발명은 필터링 막을 이용하여 컬러 감광소자를 제작할 수도 있고, 또 필터링 막을 이용하지 않고 컬러 감광소자를 제작할 수도 있다. 하지만 필터링 막이 빛 에너지를 흡수하고, 일부 흡수된 빛이 일반적으로 열 잡음으로 전환되기 때문에, 본 발명에서는 필터링 막을 이용하지 않는 것이 바람직 하며, 이로써 최대한으로 빛 조명을 전자 신호 어레이로 전환시켜 이미지 감광소자를 제작한다.
본 발명은 다중 스펙트럼 감광소자의 한 기저층의 양면 또는 더욱 많은 면에 감광 픽셀을 구비하는 것을 통하여, 물리 구조 상에 이중면 이중층 디자인을 최적화 구현하였을 뿐 아니라, 아울러 두 방향의 부동한 씬을 동시에 감지하므로, 동일한 소자로 부동한 방향의 부동한 씬을 취득할 수 있어 공간과 경제상의 원가를 절감할 수 있다. 불투명 기저층에 대해서는 격리 방향 선택 방식을 통하여 동일한 감괌칩에서 동시에 두 반대 방향의 씬을 관찰 및 분리하는 것을 구현한다. 투명 기저층에 대하여, 교묘하게 정면과 배면의 픽셀을 배정하는 것을 통하여, 완전한 컬러 재구성을 보증하는 기초 상에서, 비교적 낮은 원가로 입사광의 에너지를 최대로 이용하거나, 또는 가장 높은 공간 해상도를 취득하거나, 또는 가장 넓은 컬러 표현 범위를 취득한다. 그리고 시간 분할 방향 선택 또는 픽셀 방향 선택 방식을 통하여 동일한 감광칩에서 동일한 감괌칩에서 동시에 두 반대 방향의 씬을 관찰 및 분리하는 것을 구현하며; 방향 선택 수단을 이용하지 않을 때, 예를 들면, 우주비행, 공업과 특기 촬영 등 응용에 있어서도 쉽게 두 가지 씬의 합성을 구현할 수 있다.
본 발명은 상기 이중면, 양방향, 이중층 등 감광 방식의 응용을 통하여, 단일한 감광소자를 양방향 감광 시스템에 이용하여 시스템 원가를 크게 낮출 수 있고 크기를 작게 할 수 있으며, 시스템 복잡성을 감소시킬 수 있고; 또 일부 동일한 시스템 상에서 다중 스펙트럼 또는 여러 방향(또는 두 방향으로부터의 다중 스펙트럼 신호)의 응용이 가능하도록 하였다. 예를 들면, 현재 환자의 위장계를 검사하는 환약 카메라는 단지 일단에 카메라가 구비된다. 위장계의 어느 위치의 이미지를 취득하기 위하여, 여러 차례의 촬영이 필요하기 때문에 환자에게 큰 고통과 커다란 경제적이 부담을 안겨준다. 그러므로, 단일 회 촬영의 촬영 범위를 넓혀야 하는데, 만일 환약 카메라의 타단에도 카메라를 설치하려면, 종래의 기술에 의하면 반드시 아주 작은 공간 내에 두 세트의 시스템을 설치하여야 하기 때문에, 구현에 커다란 어려움이 있다. 하지만 본 발명을 이용하면 타단에 하나의 렌즈를 추가하기만 하면 되며, 감광칩은 여전히 하나만 필요하므로, 공간에 대한 요구가 높지 않을 뿐 아니라, 경제적인 원가도 두 세트보다 적으며, 진일보로, 만일 기저층을 육면체로 제작하면 동시에 상하좌우전후 여섯 개 방향의 씬을 취득할 수 있어, 단일 회 촬영에서 필요한 이미지를 취득할 수 있는 가능성을 크게 향상시킨다. 그리고, 본 발명은 하나의 모니터링 카메라에서 동시에 전화 두 방향의 모니터링이 가능하도록 하며, 많은 전후 두 개의 카메라가 구비된 3G 핸드폰에 있어서, 본 발명을 이용하면 하나의 양방향 카메라로 대체할 수 있고 전자 또는 기계적 스위칭을 통하여 전후 씬의 스위칭을 구현할 수 있다. 일부 고급호텔의 모니터링 시스템에 있어서, 이가 만일 복도 양단의 상황을 모니터링 하려 할 때, 본 발명을 이용하면 더는 두 세트의 모니터링 시스템으로 각각 두 방향을 모니터링 할 필요가 없이, 단지 한 세트의 모니터링 시스템만 있으면 필요한 모니터링을 완성할 수 있다. 또는 현대 군대의 단일 작전 설비에 있어서, 일반적으로 작전 헬멧 상에 야시 모니터링 시스템을 설치하여야 하는 바, 만일 전후 두 방향을 모니터링 하기 위해서는 두 세트의 모니터링 시스템을 필요로 하며, 간편할 것이 요구되는 단일 작전 설비를 놓고 말하면 적합하지 않다. 하지만 본 발명을 이용하면 단지 두 개의 렌즈와 한 세트의 감광 시스템만 필요하기 때문에, 단일 작전 설비의 경제적 원가와 전반적인 중량을 줄일 수 있다.
본 발명을 바람직한 구현 방법에 의하여 설명하기는 하였지만, 이는 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 이미지 감광소자(예를 들면, 반도체 칩)에 익숙하고 또 본 명세서를 깊이 이해하면, 여러 가지 변화와 개선을 진행할 수 있는 바, 이러한 변화와 개선이 본 발명의 기본사상에 속하고 간단한 변화라면 여전히 본 발명의 범위에 속한다.

Claims (17)

  1. 다중 스펙트럼 감광소자에 있어서,
    적어도 하나의 불투명 기저층이 포함되고; 각 기저층에는 적어도 두 개의 면이 구비되며, 적어도 두 개의 상기 면 상에 모두 감광 픽셀 그룹이 구비되며, 각 감광 픽셀 그룹은 이가 위치한 면의 정면 방향으로부터 조사되는 임의 스펙트럼의 빛을 감지하는 것을 특징으로 하는,
    다중 스펙트럼 감광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기저층이 하나이고, 해당 기저층에는 두 개의 감광면이 구비되며, 상기 두 개 감광면에는 각각 동일하거나 부동하게 분포되어 여러 가지 스펙트럼을 감지하는 감응 픽셀이 포함되는 것을 특징으로 하는,
    다중 스펙트럼 감광소자.
  3. 제1항 내지 제2항에 있어서,
    상기 임의 스펙트럼에는 청색, 초록색, 적색, 청록색, 황색, 백색, 적외색 스펙트럼, 적색+적외선 스펙트럼, 황색+적외선 스펙트럼 및 가시광선+적외선 스펙트럼 중의 한 가지 또는 여러 가지가 포함되는 것을 특징으로 하는,
    다중 스펙트럼 감광소자.
  4. 제1항 내지 제3항에 있어서,
    상기 기저층의 각 면의 앞에 각각 렌즈가 구비되는 것을 특징으로 하는,
    다중 스펙트럼 감광소자.
  5. 다중 스펙트럼 감광소자의 제작 방법에 있어서,
    적어도 하나의 불투명한 기저층을 제작하는 바, 각 기저층에는 적어도 두 개의 면이 구비되며;
    적어도 두 개의 상기 면 상에 모두 감광 픽셀 그룹이 구비되며, 각 감광 픽셀 그룹은 이가 위치한 면의 정면 방향으로부터 조사되는 임의 스펙트럼의 빛을 감지하는; 것이 포함되는 것을 특징으로 하는,
    다중 스펙트럼 감광소자의 제작 방법.
  6. 다중 스펙트럼 감광소자에 있어서,
    적어도 하나의 투명 기저층이 포함되고; 각 기저층에는 적어도 두 개의 면이 구비되며, 적어도 두 개의 상기 면 상에 모두 감광 픽셀 그룹이 구비되며, 각 감광 픽셀 그룹은 이가 위치한 면의 정면 또는 배면 방향으로부터 조사되는 임의 스펙트럼의 빛을 감지하는 것을 특징으로 하는,
    다중 스펙트럼 감광소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기저층이 하나이고, 해당 기저층에는 두 개의 감광면이 구비되며, 상기 두 개 감광면에는 각각 동일하거나 부동하게 분포되어 여러 가지 스펙트럼을 감지하는 감응 픽셀이 포함되는 것을 특징으로 하는,
    다중 스펙트럼 감광소자.
  8. 제6항 내지 제7항에 있어서,
    상기 임의 스펙트럼에는 청색, 초록색, 적색, 청록색, 황색, 백색, 적외색 스펙트럼, 적색+적외선 스펙트럼, 황색+적외선 스펙트럼 및 가시광선+적외선 스펙트럼 중의 한 가지 또는 여러 가지가 포함되는 것을 특징으로 하는,
    다중 스펙트럼 감광소자.
  9. 제6항 내지 제8항에 있어서,
    한 방향으로부터 조사할 때, 배면에 위치한 감광 픽셀이 감지하는 스펙트럼과 정면의 동일한 위치 상의 감광 픽셀이 감지하는 스펙트럼은 직교되는 것을 특징으로 하는,
    다중 스펙트럼 감광소자.
  10. 제6항 내지 제9항에 있어서,
    한 방향으로부터 조사할 때, 배면에 위치한 감광 픽셀이 감지하는 스펙트럼과 정면의 동일한 위치 상의 감광 픽셀이 감지하는 스펙트럼은 상호 보완되는 것을 특징으로 하는,
    다중 스펙트럼 감광소자.
  11. 제6항 내지 제10항에 있어서,
    또 방향 선택 장치가 포함되며, 상기 방향 선택 장치는 어느 한 면 상의 전부 또는 일부 픽셀을 선택하여 빛을 감지할 때, 해당 면과 대칭되는 면 상의 대응되는 위치의 픽셀을 막는 것을 특징으로 하는,
    다중 스펙트럼 감광소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 방향 선택 장치는 동기화 다중 셔터 시스템이고, 상기 동기화 다중 셔터 시스템 중의 각 셔터는 상기 기저층의 각 면의 전방에 구비되며, 동일한 그룹의 두 개의 정면/배면이 마주하는 두 개 면의 전방에 위치하는 두 개의 셔터는 동일한 시각에 각각 온/오프 상태에 처하는 것을 특징으로 하는,
    다중 스펙트럼 감광소자.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 방향 선택 장치는 빛가림 코팅막이고, 상기 빛가림 코팅막은 사전 설정된 픽셀 방향 선택의 패턴에 따라 상기 기저층의 각 면 상의 일부 픽셀을 가리고, 또 동일한 위치 상의 정면/배면이 마주하는 면에 위치하는 두 픽셀은 최고로 단지 하나의 픽셀에 빛가림 코팅막이 가려지는 것을 특징으로 하는,
    다중 스펙트럼 감광소자.
  14. 제11항 및 제13항에 있어서,
    상기 픽셀 방향 선택의 패턴은 대각선 패턴, 수평 격2행 패턴, 수평 격행 패턴, 수직 격2열 패턴, 수직 격열 패턴 및 구역 분할 패턴으로부터 선택된 것인 것을 특징으로 하는,
    다중 스펙트럼 감광소자.
  15. 제6항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정면과 배면의 픽셀은 방향의 대칭성을 갖는 것을 특징으로 하는,
    다중 스펙트럼 감광소자.
  16. 제6항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기저층의 각 면의 앞에 각각 렌즈가 구비되는 것을 특징으로 하는,
    다중 스펙트럼 감광소자.
  17. 다중 스펙트럼 감광소자의 제작 방법에 있어서,
    적어도 하나의 투명한 기저층을 제작하는 바, 각 기저층에는 적어도 두 개의 면이 구비되며;
    각 기저층의 적어도 두 개의 상기 면 상에 모두 감광 픽셀 그룹이 구비되며, 각 감광 픽셀 그룹은 이가 위치한 면의 정면 또는 배면 방향으로부터 조사되는 임의 스펙트럼의 빛을 감지하는; 것이 포함되는 것을 특징으로 하는,
    다중 스펙트럼 감광소자의 제작 방법.
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